專利名稱：發(fā)光元件及其制造方法、發(fā)光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光元件及其制造方法、發(fā)光方法。
背景技術(shù)：
平板顯示器一直以來(lái)都是人們重點(diǎn)研究的對(duì)象，場(chǎng)發(fā)射顯示器就是其中的一種。 自從20世紀(jì)60年代Ken Sioulder提出基于場(chǎng)發(fā)射陰極陣列(FEAs)陰極射線微型裝置的 設(shè)想，利用FEAs設(shè)計(jì)和制造平板顯示與光源器件的研究就引起了人們極大的興趣。雖然其 工作原理與傳統(tǒng)的陰極射線管(CRT)類似，都是通過陰極射線轟擊紅、綠、藍(lán)三色熒光粉發(fā) 光以實(shí)現(xiàn)成像或照明用途，但是該種器件在亮度、視角、響應(yīng)時(shí)間、工作溫度范圍、能耗等方 面均具有潛在的優(yōu)勢(shì)。目前，場(chǎng)發(fā)射器件所采用的熒光粉主要是傳統(tǒng)CRT用的硫化物系列熒光粉，硫化 物熒光粉在大束流陰極射線的轟擊下易發(fā)生分解，放出單質(zhì)硫“毒化”陰極針尖，并生成其 他沉淀物覆蓋在熒光粉表面，不僅降低了熒光粉的發(fā)光效率，而且縮短了場(chǎng)發(fā)射器件的使 用壽命。氧化物熒光粉化學(xué)性能穩(wěn)定，在大束流陰極射線的轟擊下不易分解，有望取代硫化 物系列熒光粉用于場(chǎng)發(fā)射器件。其中，發(fā)藍(lán)光的氧化釔摻銩體系熒光粉具有在低加速電壓 下發(fā)光亮度高、藍(lán)光純度好等優(yōu)點(diǎn)，與氧化釔摻銩體系熒光粉相比，氧化釔摻銩體系薄膜具 有熱穩(wěn)定性好、均勻性好、與基板之間的附著力強(qiáng)、出氣率低等優(yōu)點(diǎn)。但是，氧化釔摻銩體系 薄膜存在發(fā)光亮度弱、發(fā)光效率低下的問題，極大地限制了這種發(fā)光薄膜材料的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種發(fā)光均勻性 好、發(fā)光效率高、穩(wěn)定性好的采用氧化釔摻銩體系薄膜的發(fā)光元件。本發(fā)明同時(shí)要解決的技術(shù)問題在于，還提供一種發(fā)光元件的制造方法。本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問題在于，還提供一種發(fā)光元件的發(fā)光方法。為了達(dá)成上述目的，依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種發(fā)光元件，包括發(fā)光薄膜和 金屬層，所述發(fā)光薄膜由化學(xué)式為I-JmxO3的材料制成，其中，0 < χ ^ 0. 2 ；所述金屬層位于所述發(fā)光薄膜的表面上，所述金屬層具有金屬顯微結(jié)構(gòu)。在此，金 屬顯微結(jié)構(gòu)即納米或微米量級(jí)的金屬島狀結(jié)構(gòu)(Island Structure) 0在本發(fā)明所述的發(fā)光元件中，優(yōu)選地，所述金屬顯微結(jié)構(gòu)為非周期性結(jié)構(gòu)，所述非 周期性結(jié)構(gòu)指由無(wú)規(guī)則排列的金屬晶體構(gòu)成的金屬顯微結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明所述的發(fā)光元件中，優(yōu)選地，所述金屬層由金、銀、鋁、銅、鈦、鐵、鎳、鈷、 鉻、鉬、鈀、鎂、鋅的其中一種或兩種或兩種以上的合金制成，進(jìn)一步地，所述金屬層由金、 銀、鋁、銀鋁合金或金鋁合金制成。在本發(fā)明所述的發(fā)光元件中，所述金屬層的厚度為0. 5 200nm，優(yōu)選地，所述金 屬層的厚度為1 lOOnm。在本發(fā)明所述的發(fā)光元件中，優(yōu)選地，所述發(fā)光元件還包括透光基底，所述發(fā)光薄膜形成于透光基底表面。所述透光基底為透明或半透明的透光基底，如石英基片、藍(lán)寶石基 片或氧化鎂基片。為了達(dá)成上述目的，依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種發(fā)光元件的制造方法，包括 以下步驟①制備發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜由化學(xué)式為t_xTmx03的材料制成，其中，0 < χ 彡 0. 2 ；②在所述發(fā)光薄膜表面形成金屬層；③將所述發(fā)光薄膜及金屬層進(jìn)行退火處理，使所述金屬層形成金屬顯微結(jié)構(gòu)；④冷卻，即得到發(fā)光元件。在本發(fā)明所述的發(fā)光元件的制造方法中，優(yōu)選地，所述步驟③中退火處理的條件 為在真空條件下退火，退火溫度為50 650°C，退火時(shí)間為5 300min。更優(yōu)選地，所述步 驟③中退火處理的條件為在真空度小于等于1X10_3I^的條件下退火，退火溫度為100 500°C，退火時(shí)間為15 180min。在此，所述真空度為絕對(duì)真空度，數(shù)值越小表示真空程度越高。為了達(dá)成上述目的，依據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種發(fā)光元件的發(fā)光方法對(duì)上 述的發(fā)光元件的金屬層發(fā)射陰極射線，在金屬層與發(fā)光薄膜之間形成表面等離子體，使發(fā) 光薄膜發(fā)光。本發(fā)明所述的發(fā)光元件中，發(fā)光薄膜上設(shè)置有一層具有顯微結(jié)構(gòu)的金屬層，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，且發(fā)光薄膜與金屬層之間形成了均勻界面，表現(xiàn)出很高的發(fā)光均勻性和穩(wěn)定性。
本發(fā)明的制造方法工藝簡(jiǎn)單、成本低，具有廣闊的生產(chǎn)應(yīng)用前景。本發(fā)明的發(fā)光方法中，在陰極射線激發(fā)下，該金屬層與發(fā)光薄膜之間的界面形成 表面等離子體。由于表面等離子體效應(yīng)，發(fā)光薄膜的內(nèi)量子效率大大提高，即發(fā)光薄膜的自 發(fā)輻射增強(qiáng)，從而極大地提高了發(fā)光薄膜的發(fā)光效率。在發(fā)光元件發(fā)光時(shí)，只需對(duì)金屬層發(fā) 射陰極射線，即可在金屬層與發(fā)光薄膜之間形成表面等離子體，從而大大增強(qiáng)發(fā)光薄膜的 發(fā)光效率，進(jìn)而提高其發(fā)光可靠性。
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是本發(fā)明的發(fā)光元件在陰極射線激發(fā)下的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法的流程圖；圖3是本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光方法的流程圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的發(fā)光元件與無(wú)金屬層的采用氧化釔摻銩體系的發(fā)光薄膜 的發(fā)光光譜對(duì)比圖，其中，陰極射線激發(fā)下的發(fā)光光譜測(cè)試條件為電子束激發(fā)的加速電壓 為 ^(V。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的發(fā)光元件在陰極射線激發(fā)下的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明的發(fā)光元件包括發(fā)光薄膜2以及設(shè)于發(fā)光薄膜2表面的金屬層3。進(jìn)一步地，本發(fā)明的發(fā)光元 件還包括透光基底1，在透光基底1上設(shè)有發(fā)光薄膜2，發(fā)光薄膜2上設(shè)有金屬層3。透光基 底1可以是石英基片、藍(lán)寶石基片或氧化鎂基片等透明或半透明的基片。金屬層3具有金 屬顯微結(jié)構(gòu)(微納結(jié)構(gòu))，進(jìn)一步地，該金屬顯微結(jié)構(gòu)是非周期性的結(jié)構(gòu)，即由無(wú)規(guī)則排列 的金屬晶體構(gòu)成的金屬顯微結(jié)構(gòu)。金屬層3可以由常用的金屬制成，最好是由化學(xué)穩(wěn)定性良好的金屬制成，例如不 易氧化腐蝕的金屬，優(yōu)選為金、銀、鋁、銅、鈦、鐵、鎳、鈷、鉻、鉬、鈀、鎂或鋅，更優(yōu)選為由金、 銀或鋁。金屬層3還可以由常用金屬的合金制成，該合金可以是上述金屬兩種或兩種以上 的合金，例如銀鋁合金或金鋁合金，其中，銀或金的重量百分比優(yōu)選為70 %以上。金屬層3 的厚度優(yōu)選為0. 5 200nm，更優(yōu)選為1 lOOnm。本發(fā)明的發(fā)光元件可廣泛應(yīng)用于各種超高亮度和高速運(yùn)作的發(fā)光器件，例如場(chǎng)發(fā) 射顯示器、場(chǎng)發(fā)射光源或大型廣告顯示牌等。以場(chǎng)發(fā)射顯示器為例，如圖1所示，陽(yáng)極(圖 中未示出)相對(duì)場(chǎng)發(fā)射陰極陣列施加正向電壓形成加速電場(chǎng)，陰極(場(chǎng)發(fā)射陰極陣列)發(fā) 射的電子形成電子束打在金屬層3上，從而在具有顯微結(jié)構(gòu)的金屬層3與發(fā)光薄膜2之間 形成表面等離子體。通過表面等離子體效應(yīng)，發(fā)光薄膜2的內(nèi)量子效率大大提高，即發(fā)光薄 膜2的自發(fā)輻射增強(qiáng)，進(jìn)而極大地提高了發(fā)光薄膜2的發(fā)光效率，解決了傳統(tǒng)的稀土摻雜石 榴石體系發(fā)光薄膜發(fā)光效率低的問題。另外，發(fā)光薄膜2的整個(gè)表面上均形成有金屬層3， 使金屬層3與發(fā)光薄膜2之間形成均勻界面，從而提高了發(fā)光薄膜2的均勻性和穩(wěn)定性。圖2是本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法的流程圖，下面結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明的發(fā)光元 件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明，該制造方法包括如下步驟制備發(fā)光薄膜2、在發(fā)光薄膜2表面形 成金屬層3、退火處理和冷卻處理。在所述的發(fā)光元件的制造方法中，制備發(fā)光薄膜2的方法具體為選擇合適的透 光基底1，對(duì)其進(jìn)行雙面拋光處理，然后在透光基底1表面形成發(fā)光薄膜2。發(fā)光薄膜2在 透光基底1表面上形成的方法可以是磁控濺射、電子束蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、分子束外延、 脈沖激光沉積或噴霧熱分解法等。另外，為了獲得一定尺寸的發(fā)光薄膜2，可對(duì)形成有發(fā)光 薄膜2的透光基底1進(jìn)行切割、拋光加工，從而形成所需的尺寸。接下來(lái)，金屬層3是通過將構(gòu)成金屬層3的金屬或合金濺射或蒸鍍?cè)诎l(fā)光薄膜2 表面而形成的。隨后，經(jīng)過退火處理使金屬層3形成金屬顯微結(jié)構(gòu)。退火處理的條件為在真空 條件下于50 650°C退火處理5 300min ；優(yōu)選地，退火處理的條件為真空度小于等于 lXl(T3Pa，退火溫度為100 500°C，退火時(shí)間為15 180min。退火處理后，冷卻至室溫，即得本發(fā)明的發(fā)光元件。圖3是本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光方法的流程圖。下面結(jié)合圖1和3，對(duì)本發(fā)明的發(fā) 光元件的發(fā)光方法進(jìn)行說(shuō)明，如圖1所示，對(duì)金屬層3發(fā)射陰極射線4，在陰極射線4的激 發(fā)下，金屬層3與發(fā)光薄膜2之間形成表面等離子體，從而使發(fā)光薄膜2發(fā)光。表面等離子 體(Surface Plasmon,SP)是一種沿金屬和介質(zhì)界面?zhèn)鞑サ牟?，其振幅隨離開界面的距離而 呈指數(shù)衰減。當(dāng)改變金屬表面結(jié)構(gòu)時(shí)，表面等離子體激元(Surface ρlasmon polaritons, SPPs)的性質(zhì)、色散關(guān)系、激發(fā)模式、耦合效應(yīng)等都將產(chǎn)生重大變化。SPI^s引發(fā)的電磁場(chǎng)，不 僅能夠限制光波在亞波長(zhǎng)尺寸結(jié)構(gòu)中傳播，而且能夠產(chǎn)生和操控從光頻到微波波段的電磁
5輻射，實(shí)現(xiàn)對(duì)光傳播的主動(dòng)操控。因此，本發(fā)明利用該SPI^s的激發(fā)性能，增大發(fā)光薄膜2的 光學(xué)態(tài)密度和增強(qiáng)其自發(fā)輻射速率；而且，由于表面等離子體的耦合效應(yīng)，發(fā)光薄膜2發(fā)光 時(shí)，能與表面等離子體發(fā)生耦合共振，從而極大地提高了發(fā)光薄膜2的內(nèi)量子效率，進(jìn)而提 高發(fā)光薄膜2的發(fā)光效率。在實(shí)際發(fā)光應(yīng)用中，例如用于場(chǎng)發(fā)射顯示器或照明光源時(shí)，在真空環(huán)境下，陽(yáng)極相 對(duì)場(chǎng)發(fā)射陰極陣列施加正向電壓形成加速電場(chǎng)，陰極發(fā)射出陰極射線4，在陰極射線4的激 發(fā)下，電子束穿透金屬層3激發(fā)發(fā)光薄膜2發(fā)光。在上述過程中，金屬層3與發(fā)光薄膜2之 間的界面形成了表面等離子體，由于表面離子體效應(yīng)，發(fā)光薄膜2的內(nèi)量子效率大大提高， 即發(fā)光薄膜2的自發(fā)輻射增強(qiáng)，從而極大地提高了發(fā)光薄膜2的發(fā)光效率。實(shí)施例1選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上形 成Yu8Tmatl2O3發(fā)光薄膜，接著利用磁控濺射設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為2nm的金屬銀 層，然后將其置于真空度為IX 的真空環(huán)境下，在300°C的溫度下退火處理30min，最 后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。圖4是本實(shí)施例的發(fā)光元件與無(wú)金屬層的采用氧化釔摻銩體系的發(fā)光薄膜的發(fā) 光光譜對(duì)比圖，其中，陰極射線激發(fā)下的發(fā)光光譜測(cè)試條件為電子束激發(fā)的加速電壓為 5KV。如圖4所示，11為無(wú)金屬層的發(fā)光薄膜的發(fā)光光譜，12為本實(shí)施例發(fā)光元件的發(fā)光光 譜，可以看到，由于金屬層與發(fā)光薄膜之間產(chǎn)生了表面等離子體效應(yīng)，與無(wú)金屬層的發(fā)光薄 膜相比，本實(shí)施例的發(fā)光元件在430 520nm的主峰范圍內(nèi)的發(fā)光積分強(qiáng)度是無(wú)金屬層的 發(fā)光薄膜的發(fā)光積分強(qiáng)度的1. 79倍，發(fā)光性能顯著提高。實(shí)施例2選擇大小為IX Icm2雙面拋光的石英透光基底，用電子束蒸發(fā)方法在透光基底上 形成Yu76Tmatl24O3發(fā)光薄膜，接著利用磁控濺射設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為0. 5nm的 金屬金層，然后將其置于真空度為0. 8 X10_3I^的真空環(huán)境下，在200°C的溫度下退火處理 60min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例3選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的藍(lán)寶石透光基底，用化學(xué)氣相沉積方法在透光基 底上形成Y, 999Tma(l(ll03發(fā)光薄膜，接著利用磁控濺射設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為200nm 的金屬鋁層，然后將其置于真空度為0. 5 X 10 的真空環(huán)境下，在500°C的溫度下退火處 理300min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例4選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的藍(lán)寶石透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上 形成YuTma從發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為IOOnm的 金屬鎂層，然后將其置于真空度為0. 2 X 10 的真空環(huán)境下，在650°C的溫度下退火處理 5min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例5選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的氧化鎂透光基底，用分子束外延方法在透光基底 上形成Y1.972Tm0.028O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為Inm的 金屬鈀層，然后將其置于真空度小于等于1 X IO-4Pa的真空環(huán)境下，在100°C的溫度下退火處理180min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例6選擇大小為IX Icm2雙面拋光的氧化鎂透光基底，用噴霧熱分解方法在透光基底 上形成Y,97Tma(l303發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為5nm的 金屬鉬層，然后將其置于真空度為1 X IO-4Pa的真空環(huán)境下，在450°C的溫度下退火處理 15min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例7選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用脈沖激光沉積方法在透光基底 上形成Y,99Tma(ll03發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為20nm 的金屬銀鋁合金層，其中銀和鋁的重量百分比分別為80%和20%，然后將其置于真空度為 1 X 10_4Pa的真空環(huán)境下，在380°C的溫度下退火處理90min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施 例的發(fā)光元件。實(shí)施例8選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上形 成Yu86Tmatll4O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為IOnm的 金屬銀鋁合金層，其中銀和鋁的重量百分比分別為90%和10%，然后將其置于真空度為 1 X IO-4Pa的真空環(huán)境下，在180°C的溫度下退火處理150min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施 例的發(fā)光元件。實(shí)施例9選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上形 成Yu65Tmatl35O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為30nm的 金屬金鋁合金層，其中金和鋁的重量百分比分別為80%和20%，然后將其置于真空度為 O-SXlO-4Pa的真空環(huán)境下，在的溫度下退火處理120min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí) 施例的發(fā)光元件。實(shí)施例10選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上 形成Yu6Tmatl4O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為25nm的 金屬金鋁合金層，其中金和鋁的重量百分比分別為90%和10%，然后將其置于真空度為 0.6X IO-4Pa的真空環(huán)境下，在600°C的溫度下退火處理lOmin，最后冷卻至室溫，得到本實(shí) 施例的發(fā)光元件。實(shí)施例11選擇大小為IX Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上形 成Yu5Tmai5O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為120nm的 金屬鉻層，然后將其置于真空度為0. 4X IO-4Pa的真空環(huán)境下，在250°C的溫度下退火處理 120min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例12選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用脈沖激光沉積方法在透光基底 上形成YuTma2O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為40nm的 金屬鎳層，然后將其置于真空度為0. 2X IO-4Pa的真空環(huán)境下，在80°C的溫度下退火處理MOmin，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例13選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上形 成Yu95Tmatltl5O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為ISOnm的 金屬鈷層，然后將其置于真空度為1 X IO-5Pa的真空環(huán)境下，在400°C的溫度下退火處理 60min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例14選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上形 成Yu2Tmatl8O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為160nm的金 屬鐵層，然后將其置于真空度小于等于0. 8 X IO-5Pa的真空環(huán)境下，在50°C的溫度下退火處 理300min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例15選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上形 成Y1.95Tm0. C15O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為80nm的金屬 鈦層，然后將其置于真空度為1 X IO-5Pa的真空環(huán)境下，在150°C的溫度下退火處理120min， 最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例16選擇大小為IX Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上形 成Yu92Tmatltl8O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為50nm的 金屬銅層，然后將其置于真空度為0. 5 X IO-5Pa的真空環(huán)境下，在200°C的溫度下退火處理 150min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例17選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上形 成Yu82Tmatll8O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為150nm的 金屬鋅層，然后將其置于真空度為0. 2 X IO-5Pa的真空環(huán)境下，在350°C的溫度下退火處理 30min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施例的發(fā)光元件。實(shí)施例18選擇大小為1 X Icm2雙面拋光的石英透光基底，用磁控濺射方法在透光基底上 形成Yu6Tmatl4O3發(fā)光薄膜，接著利用電子束蒸發(fā)設(shè)備在發(fā)光薄膜表面沉積厚度為30nm的 金屬金鋁合金層，其中金和鋁的重量百分比分別為70%和30%，然后將其置于真空度為 IXlO-6Pa的真空環(huán)境下，在的溫度下退火處理120min，最后冷卻至室溫，得到本實(shí)施 例的發(fā)光元件。以上所述僅為本發(fā)明的具有代表性的實(shí)施例，不以任何方式限制本發(fā)明，凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件，其特征在于，包括發(fā)光薄膜和金屬層，所述發(fā)光薄膜由化學(xué)式為 Y2-JmxO3的材料制成，其中，0 < χ ^ 0. 2 ；所述金屬層位于所述發(fā)光薄膜的表面上，所述金屬層具有金屬顯微結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述金屬顯微結(jié)構(gòu)為非周期性結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述金屬層由金、銀、鋁、銅、鈦、鐵、 鎳、鈷、鉻、鉬、鈀、鎂、鋅的其中一種或兩種或兩種以上的合金制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述金屬層由金、銀、鋁、銀鋁合金或 金鋁合金制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述金屬層的厚度為0.5 200nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述發(fā)光元件還包括透光基底，所述 發(fā)光薄膜形成于透光基底表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，其特征在于，所述透光基底為石英基片、藍(lán)寶石基 片或氧化鎂基片。
8.一種發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟①制備發(fā)光薄膜，所述發(fā)光薄膜由化學(xué)式為I-JmxO3的材料制成，其中，0< χ ^ 0. 2 ；②在所述發(fā)光薄膜表面形成金屬層；③將所述發(fā)光薄膜及金屬層進(jìn)行退火處理；④冷卻，即得到發(fā)光元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述步驟③中退火處理 的條件為在真空條件下退火，退火溫度為50 650°C，退火時(shí)間為5 300min。
10.一種發(fā)光元件的發(fā)光方法，其特征在于，對(duì)權(quán)利要求1 7任一所述的發(fā)光元件的 金屬層發(fā)射陰極射線，在金屬層與發(fā)光薄膜之間形成表面等離子體，使發(fā)光薄膜發(fā)光。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光元件及其制造方法、發(fā)光方法，發(fā)光元件包括發(fā)光薄膜和金屬層，所述發(fā)光薄膜由化學(xué)式為Y2-xTmxO3的材料制成，其中，0＜x≤0.2；所述金屬層位于所述發(fā)光薄膜的表面上，所述金屬層具有金屬顯微結(jié)構(gòu)。制造方法為首先制備發(fā)光薄膜，然后在發(fā)光薄膜上形成金屬層，再經(jīng)退火處理使金屬層形成金屬顯微結(jié)構(gòu)，最后冷卻即得發(fā)光元件。發(fā)光元件發(fā)光時(shí)，對(duì)金屬層發(fā)射陰極射線，在金屬層與發(fā)光薄膜間形成表面等離子體，使發(fā)光薄膜發(fā)光。本發(fā)明制造方法簡(jiǎn)單、成本低，得到的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有優(yōu)良的發(fā)光均勻性和穩(wěn)定性，極大地提高了發(fā)光效率。
文檔編號(hào)H01L33/44GK102130264SQ201010044410
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者周明杰, 唐晶, 馬文波 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司