專利名稱：鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜、其制備方法及有機電致發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子器件領(lǐng)域，尤其涉及一種鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜及其制備方法。本發(fā)明還涉及一種使用該鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜的有機電致發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
薄膜電致發(fā)光顯示器(TFELD)由于其主動發(fā)光、全固體化、耐沖擊、反應(yīng)快、視角大、適用溫度寬、工序簡單等優(yōu)點，已引起了廣泛的關(guān)注，且發(fā)展迅速。以ZnS:Mn為發(fā)光層的單色TFELD已發(fā)展成熟并已實現(xiàn)商業(yè)化。目前，研究彩色及至全色TFELD，開發(fā)多波段發(fā)光的材料，是該課題的發(fā)展方向。在發(fā)光體系材料中，硅鋁氮氧化合物具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以稀土 離子摻雜的硅鋁氮氧化合物作為熒光粉已經(jīng)得到深入的研究，能夠得到良好的紅綠光的激發(fā)。但是，硅鋁氮氧化合物體系在制備成薄膜電致發(fā)光材料的報道仍十分少見。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較好的鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜。本發(fā)明的鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜，包含如下化學(xué)組分(質(zhì)量百分比)Al2O3 I 15% ；TiO20.01 I. 5%;CeO2 0.01 1.0%;余量為Si3N4。對于上述發(fā)光薄膜的化學(xué)組分，優(yōu)選質(zhì)量百分比為Al2O3 8% ；TiO2 0. 45% ；CeO20. 08% ；Si3N4 91.47%。上述鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜，其制備工藝如下步驟SI、陶瓷靶材的制備選用Si3N4, Al2O3, TiO2和CeO2粉體，經(jīng)過均勻混合后，在900 1300°C (優(yōu)選1250°C )下燒結(jié)，制得靶材；其中，Al2O3占總量的I 15% (質(zhì)量百分比)，TiO2占總量的0.01 1.5% (質(zhì)量百分比)，CeO2占總量的0. 01 1.0% (質(zhì)量百分比)，余量為Si3N4 ；步驟S2、將步驟SI中的靶材和襯底裝入磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體，用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽至I. OX KT3Pa I. OX l(T5Pa，優(yōu)選5. OX KT4Pa ；步驟S3、調(diào)整磁控濺射鍍膜工藝參數(shù)為基靶間距為45 95mm，優(yōu)選60mm ;襯底溫度為250°C 750°C，優(yōu)選600°C ;通入氬氣作工作氣體，氣體流量15 35sccm，優(yōu)選25sccm ;磁控濺射工作壓強0. 2 4. OPa，優(yōu)選2. OPa ;工藝參數(shù)調(diào)整完畢后，接著進行制膜，得到薄膜樣品；步驟S4、將步驟S3得到的薄膜樣品置于真空爐中，于500 800°C (優(yōu)選700°C )、真空狀態(tài)下(即0. OlPa)退火處理I 3h (優(yōu)選2h)，得到所述鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜。本發(fā)明還提供一種有機電致發(fā)光器件，該器件為復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)，該復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)依次為襯底、陽極層、發(fā)光層以及陰極層；其中，發(fā)光層為鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜層；陰極層為Ag層，采用蒸鍍工藝制備在薄膜表面。本發(fā)明采用磁控濺射設(shè)備，制備鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜(Ti，Ce-SiAlON)，得到薄膜的電致發(fā)光光譜(EL)中，在490nm藍光區(qū)和580nm黃光波長區(qū)都有很強的發(fā)光峰；同時，該薄膜制備工藝簡單，成本低，且化學(xué)性能穩(wěn)定，壽命長，可在發(fā)光覆蓋的波長范圍大，是制備白光器件的優(yōu)良基礎(chǔ)材料。


圖I為本發(fā)明鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜的制備工藝流程圖；圖2是本發(fā)明有機電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實施例3得到鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜樣品的電致發(fā)光光譜。
具體實施例方式本發(fā)明于提供的一種鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜，該鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜包含如下化學(xué)組分(質(zhì)量百分比)Al2O3 I 15% ；TiO20.01 I. 5%;CeO2 0.01 1.0%;余量為Si3N4。對于上述發(fā)光薄膜的化學(xué)組分(質(zhì)量百分比)，優(yōu)選Al2O3 8% ；TiO20. 45% ；CeO20. 08% ；Si3N4 91.47%。上述鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜，如圖I所示，其制備工藝如下步驟SI、陶瓷靶材的制備選用Al203、Ti02、Ti02、Ce02和Si3N4粉體，經(jīng)過均勻混合后，在馬弗爐中于900 1300°C (優(yōu)選1250°C )下進行燒結(jié)處理，自然冷卻室溫，制得靶材樣品，并將靶材樣品切割成成①50X2mm規(guī)格的靶材；其中，Al2O3占總量的I 15% (質(zhì)量百分比)，TiO2占總量的0.01 1.5% (質(zhì)量百分比)，CeO2占總量的0. 01 1.0% (質(zhì)量百分比)，余量為Si3N4 ；步驟S2、將步驟SI中的靶材和襯底裝入磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體，用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽至I. OX KT3Pa I. OX 10_5Pa，優(yōu)選5. OX KT4Pa ；步驟S3、調(diào)整磁控濺射鍍膜工藝參數(shù)為基靶間距為45 95mm，優(yōu)選60mm ;襯底溫度為250°C 750°C，優(yōu)選600°C ;通入純氬氣作工作氣體，氣體流量15 35sccm，優(yōu)選25SCCm，磁控濺射工作壓強0. 2 4. OPa，優(yōu)選2. OPa ;工藝參數(shù)調(diào)整完畢后，接著進行制膜，得到薄膜樣品；步驟S4、將步驟S3得到的薄膜樣品置于真空爐中，于500 800°C (優(yōu)選700°C )、真空狀態(tài)下(即0. OlPa)退火處理I 3h (優(yōu)選2h)，得到所述鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜。本發(fā)明還提供一種有機電致發(fā)光器件，如圖2所示，該器件為復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)，該復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)依次為襯底I、陽極層2、發(fā)光層3以及陰極層4 ;其中，襯底I為玻璃、陽極層2為ITO層，兩者合在一起即為ITO玻璃，可以通過采購獲得；發(fā)光層3為鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜層；陰極層4為Ag層，Ag層采用蒸鍍工藝制備在薄膜表面。下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實施例作進一步詳細說明。 實施例II、選用純度分別為 99. 99%的 Si3N4, Al2O3, TiO2 和 CeO2 粉體(其中，Si3N4, Al2O3,TiO2和CeO2的質(zhì)量百分比分別為8%,0. 45%,0. 6%,0. 8%,98. 4% )，經(jīng)過均勻混合后，在1250°C的馬弗爐中燒結(jié)，自然冷卻室溫，制得靶材樣品，并將靶材樣品切割成成O50X 2mm的靶材；2、將靶材裝入磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體內(nèi)；3、先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗玻璃襯底，并對其進行氧等離子處理，完后放入磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體內(nèi)；其中，靶材和玻璃襯底的基靶間距設(shè)定為60mm ；4、用機械泵和分子泵把磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體的真空度抽到
5.OXKT4Pa ；5、調(diào)整磁控濺射鍍膜工藝參數(shù)氬氣工作氣體的流量為25SCCm，磁控濺射工作壓強為2. OPa，襯底溫度為600°C ;接著進行制膜，得到的薄膜樣品；6、將薄膜樣品在0. OlPa真空爐中退火2h，退火溫度為600°C，得到鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜。實施例2I、選用純度分別為 99. 99%的 Si3N4, Al2O3, TiO2 和 CeO2 粉體(其中，Si3N4, Al2O3,TiO2和CeO2的質(zhì)量百分比分另Ij為I %、I. 5 %、0. 6 %、0. 01 %、97. 49 % )，經(jīng)過均勻混合后，在900°C的馬弗爐中燒結(jié)，自然冷卻室溫，制得靶材樣品，并將靶材樣品切割成成050X2mm的靶材；2、將靶材裝入磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體內(nèi)；3、先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗玻璃襯底，并對其進行氧等離子處理，完后放入磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體內(nèi)；其中，把靶材和玻璃襯底的基靶間距設(shè)定為45mm ；4、用機械泵和分子泵把磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體的真空度抽到I. OXKT3Pa ；5、調(diào)整磁控濺射鍍膜工藝參數(shù)氬氣工作氣體的流量為15SCCm，磁控濺射工作壓強為0. 2Pa，襯底溫度為250°C ;接著進行制膜，得到的薄膜樣品；
6、將薄膜樣品在0. OlPa真空爐中退火lh，退火溫度為500°C，得到鈦鈰共摻雜硅
鋁氮氧發(fā)光薄膜。下述實施例3中，襯底為玻璃，陽極層為IT0，起導(dǎo)電作用，兩者合在一起，稱作ITO玻璃，可以購買獲得。實施例3I、選用純度分別為 99. 99%的 Si3N4, Al2O3, TiO2 和 CeO2 粉體(其中，Si3N4, Al2O3,TiO2和CeO2的質(zhì)量百分比分別為15%、0. 01%、1.0%、0. 8%、83. 99 % )，經(jīng)過均勻混合后，在1300°C的馬弗爐中燒結(jié)，自然冷卻室溫，制得靶材樣品，并將靶材樣品切割成成
O50 X 2mm的革巴材；2、將靶材裝入磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體內(nèi)； 3、先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗ITO玻璃，并對其進行氧等離子處理，完后放入磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體內(nèi)；其中，把靶材和ITO玻璃的基靶間距設(shè)定為95mm ；4、用機械泵和分子泵把磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體的真空度抽到
I.OXKT5Pa ；5、調(diào)整磁控濺射鍍膜工藝參數(shù)氬氣工作氣體的流量為35SCCm，磁控濺射工作壓強為4. OPa，襯底溫度為750°C ;接著進行制膜，得到的薄膜樣品；6、將薄膜樣品在0. OlPa真空爐中退火3h，退火溫度為800°C，得到鈦鈰共摻雜硅
鋁氮氧發(fā)光薄膜；7、采用蒸鍍技術(shù)，在發(fā)光薄膜表面蒸鍍Ag層，作為陰極層，制得有機電致發(fā)光器件。圖3是實施例3得到鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜樣品的電致發(fā)光光譜(EL)圖。由圖3可知,在500nm和580nm黃光波長區(qū)都有很強的發(fā)光峰,490nm是鈦離子相關(guān)的激發(fā)，580是鋪尚子相關(guān)的發(fā)光。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對本發(fā)明較佳實施例的表述較為詳細，并不能因此而認為是對本發(fā)明專利保護范圍的限制，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜，其特征在于，該薄膜包含如下化學(xué)組分(質(zhì)量百分比) Al2O3 I 15% ； TiO2 0. 01 I. 5% ; CeO2 0. 01 I. 0% ; 余量為Si3N4O
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜，其特征在于，該薄膜包含如下化學(xué)組分(質(zhì)量百分比) Al2O3 8% ；TiO2 0. 45% ； CeO2 0. 08% ； Si3N4 91.47%。
3.—種鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟SI，將A1203、TiO2, CeO2和Si3N4粉體，經(jīng)過均勻混合后，在900 1300°C下燒結(jié)，制成靶材；其中，Al2O3占總量的I 15% (質(zhì)量百分比)，TiO2占總量的0.01 I. 5% (質(zhì)量百分比)，CeO2占總量的0.01 1.0% (質(zhì)量百分比)，余量為Si3N4; 步驟S2，將步驟SI中得到的靶材以及襯底裝入磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體，并將真空腔體的真空度設(shè)置在I. OX KT3Pa I. OX KT5Pa之間； 步驟S3，調(diào)整磁控濺射鍍膜工藝參數(shù)為基靶間距為45 95mm，磁控濺射工作壓強0.2 4. OPa，氬氣工作氣體的流量15 35sccm，襯底溫度為250°C 750°C ;接著進行制膜，得到薄膜樣品； 步驟S4，將步驟S3得到的薄膜樣品于500 800°C下真空退火處理I 3h，得到所述鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟SI中，該薄膜包含如下化學(xué)組分=Al2O3占總量的8% (質(zhì)量百分比)，TiO2占總量的0. 45% (質(zhì)量百分比)，CeO2占總量的0.08% (質(zhì)量百分比)，Si3N4占總量的91. 47% (質(zhì)量百分比)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟SI中，所述靶材制備的燒結(jié)溫度為1250°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中，真空腔體的真空度設(shè)置在 5. OXlO-4Pa0
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述基靶間距為60mm ;所述磁控濺射工作壓強為2. OPa ;所述氬氣工作氣體的流量為25Sccm ;所述襯底溫度為 600。。。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中，退火處理過程中，退火溫度為600°C、退火時間2h。
9.一種有機電致發(fā)光器件，該器件為復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)，該復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)依次為襯底、陽極層、發(fā)光層以及陰極層，其特征在于，所述發(fā)光層為鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜，該薄膜包含如下化學(xué)組分(質(zhì)量百分比) Al2O3 I 15% ；TiO2 0. 01 I. 5% ; CeO2 0. 01 I. 0% ; 余量為Si3N4O
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有機電致發(fā)光器件，其特征在于，所述鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜包含如下化學(xué)組分(質(zhì)量百分比)Al203>8% ;Ti02、0. 45% ;Ce02、0. 08% ;Si3N4、91. 47%。
全文摘要
本發(fā)明屬于發(fā)光材料領(lǐng)域，其公開了一種鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜及其制備方法、有機電致發(fā)光器件；該鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜包含如下化學(xué)組分(質(zhì)量百分比)Al2O3、1～15％；TiO2、0.01～1.5％；CeO2、0.01～1.0％；余量為Si3N4。本發(fā)明采用磁控濺射設(shè)備，制備鈦鈰共摻雜硅鋁氮氧發(fā)光薄膜，薄膜制備工藝簡單，成本低；該發(fā)光薄膜的化學(xué)性能穩(wěn)定，壽命長，且可在發(fā)光覆蓋的波長范圍大，是制備白光器件的優(yōu)良基礎(chǔ)材料。
文檔編號H01L51/50GK102786930SQ20111012603
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者馮小明, 周明杰, 王平, 陳吉星 申請人: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