專利名稱：鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜、其制備方法及有機(jī)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，尤其涉及一種鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜及其制備方法。本發(fā)明還涉及一種使用該鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜作為發(fā)光層的有機(jī)電致發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的發(fā)光粉制作的顯示屏相比，發(fā)光薄膜在對(duì)比度、分辨率、熱傳導(dǎo)、均勻性、與基底的附著性、釋氣速率等方面都顯示出較強(qiáng)的優(yōu)越性。因此，作為功能材料，發(fā)光薄膜在諸如陰極射線管(CRTs)、電致發(fā)光顯示(ELDs)及場發(fā)射顯示(FEDs)等平板顯示領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。 在LED熒光粉的研究中，稀土摻雜的硫化物基質(zhì)的熒光粉，其激發(fā)光譜能夠較好地匹配現(xiàn)有的近紫外LED的發(fā)射光譜能夠得到良好的紅光到藍(lán)光的激發(fā)。但是，鈦摻雜硫代鋁酸鹽作為發(fā)光材料制備成電致發(fā)光器件的薄膜，仍未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種以SrAl2S4為基質(zhì)、Ti為主要發(fā)光中心的鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜。本發(fā)明的鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜，其化學(xué)通式為SrAl2_xS4:xTi+4;其中，SrAl2S4為基質(zhì)，Ti+4為摻雜元素；x的取值范圍為O. 002 O. 132 ;優(yōu)選x的取值為O. 044。本發(fā)明的另一發(fā)明目的在于提供上述鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜的制備方法，其制備工藝如下步驟SI、陶瓷靶材的制備根據(jù)化學(xué)通式SrAl2_xS4:xTi+4各元素化學(xué)計(jì)量比，選用SrSai2S3和TiS2粉體，經(jīng)過均勻混合后，在900 1300°C (優(yōu)選1100°C下、惰性氣體氛圍中燒結(jié)，得到靶材；其中，X的取值范圍為O. 002 O. 132 ;優(yōu)選，X的取值為O. 044 ；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(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至I. OX 10_3Pa I. OX 10_5Pa，優(yōu)選真空度為5. OX 10_4Pa ；步驟S3、調(diào)整磁控濺射鍍膜工藝參數(shù)為基靶間距為45 90mm，優(yōu)選60mm ;襯底溫度為250°C 750°C，優(yōu)選500°C ;氬氣工作氣體的氣體流量10 35sccm，優(yōu)選25sccm ；磁控濺射工作壓強(qiáng)O. 2 4Pa，優(yōu)選2. OPa ;工藝參數(shù)調(diào)整完后，接著進(jìn)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600°C )、真空狀態(tài)下(即O. OlPa)退火處理I 3h (優(yōu)選2h)，得到化學(xué)通式為SrAl2_xS4:xTi+4的鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜；其中，SrAl2S4為基質(zhì)，Ti+4為摻雜元素。本發(fā)明還提供一種有機(jī)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)光層為鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜(該薄膜的化學(xué)通式為SrAl2_xS4:xTi+4 ;其中，SrAl2S4為基質(zhì)，Ti+4為摻雜元素；x的取值范圍為
O.002 O. 132 ;優(yōu)選，X的取值為O. 044)，襯底為玻璃，陽極層為ITO，陰極層為Ag層，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，制備鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜，得到薄膜的電致發(fā)光光譜(EL)中，在530nm波長區(qū)都有很強(qiáng)的發(fā)光峰，是電致發(fā)光器件的發(fā)展材料。


圖I為本發(fā)明鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜的制備工藝流程圖；圖2是本發(fā)明有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例4得到鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜樣品的電致發(fā)光光譜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的一種鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜，其化學(xué)通式為SrAl2_xS4:xTi+4 ;其中，SrAl2S4為基質(zhì)，Ti+4為摻雜元素，也是激活元素，在薄膜中充當(dāng)主要發(fā)光中心；x的取值范圍為O. 002 O. 132 ;優(yōu)選X的取值為O. 044。本發(fā)明提供的上述鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜制備方法，如圖I所示，其制備工藝如下步驟SI、陶瓷靶材的制備根據(jù)化學(xué)通式SrAl2_xS4:xTi+4各元素化學(xué)計(jì)量比，選用SrSai2S3和TiS2粉體，經(jīng)過均勻混合后，在900 13000C (優(yōu)選IlOO0C )下、惰性氣體氛圍(如，氬氣、氮?dú)?中燒結(jié)，自然冷卻，得到靶材樣品，將靶材樣品切割成直徑為50_、厚度為2mm的靶材；其中，X的取值范圍為O. 002 O. 132 ;優(yōu)選x的取值為O. 044 ；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(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至I. OX IO-3Pa 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 90mm，優(yōu)選60mm ;襯底溫度為250°C 750°C，優(yōu)選500°C ;氬氣工作氣體的氣體流量10 35sccm，優(yōu)選25sccm ；磁控濺射工作壓強(qiáng)O. 2 4Pa，優(yōu)選2. OPa ;工藝參數(shù)調(diào)整完畢后，接著進(jìn)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600°C )、真空狀態(tài)下(即O.OlPa)退火處理I 3h(優(yōu)選2h)，得到化學(xué)通式為SrAl2_xS4: xTi+4的所述鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜；其中，SrAl2S4為基質(zhì)，Ti+4為摻雜元素。上述制備法步驟SI中，根據(jù)化學(xué)通式SrAl2_xS4:xTi+4各元素化學(xué)計(jì)量比，實(shí)際稱量SrS、Al2S3和TiS2粉體時(shí)，按質(zhì)量百分比=SrS占總量的30 45wt%，優(yōu)選38wt% ；TiS2占總量的O. I 6wt%,優(yōu)選2wt% ;Al2S3占總量的55 65wt% ,優(yōu)選60wt%。本發(fā)明還提供一種有機(jī)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，陽極層為ITO層，即ITO玻璃，可以購買獲得；發(fā)光層3為鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜層(該薄膜的化學(xué)通式為SrAl2S4:xTi+4 ;其中，SrAl2S4為基質(zhì)，Ti+4為摻雜元素；x的取值范圍為O. 002
O.132 ;優(yōu)選X的取值為O. 044);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(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例II、選用純度分別為99. 99%的SrS, TiS2和Al2S3粉體(其中，SrS的質(zhì)量為76g，TiS2的質(zhì)量為4g，Al2S3的質(zhì)量為120g)，經(jīng)過均勻混合后，在1100°C下、氬氣保護(hù)下燒結(jié)，自然冷卻，得到靶材樣品，將靶材樣品切割成直徑為50mm、厚度為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，并對(duì)其進(jìn)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，靶材和玻璃的基靶間距設(shè)定為60mm ；4、用機(jī)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)氬氣工作氣體流量為25sCCm ;磁控濺射工作壓強(qiáng)·為2. OPa ;襯底溫度為500°C ;接著進(jìn)行制膜，得到的薄膜樣品；6、將薄膜樣品在O. OlPa真空爐中退火2h，退火溫度為600°C，得到鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜，即 SrAlL 956S4:0. 044Ti+4。實(shí)施例2I、、選用純度分別為99. 99%的SrS, TiS2和Al2S3粉體(其中，SrS的質(zhì)量為60g，TiS2的質(zhì)量為O. 2g, Al2S3的質(zhì)量為139. 8g)，經(jīng)過均勻混合后，在900°C下、氬氣保護(hù)下燒結(jié)，自然冷卻，得到祀材樣品，將祀材樣品切割成直徑為50mm、厚度為2mm的祀材；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，并對(duì)其進(jìn)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，靶材和玻璃的基靶間距設(shè)定為45mm ；4、用機(jī)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)氬氣工作氣體流量為IOsccm ;磁控濺射工作壓強(qiáng)為4Pa ;襯底溫度為250°C ;接著進(jìn)行制膜，得到的薄膜樣品；6、將薄膜樣品在O. OlPa真空爐中退火lh，退火溫度為500°C，得到鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜，即 SrAlh 998S4 = O. 002Ti+4。實(shí)施例3I、選用純度分別為99. 99%的SrS, TiS2和Al2S3粉體(其中，SrS的質(zhì)量為74g，TiS2的質(zhì)量為12g，Al2S3的質(zhì)量為114g)，經(jīng)過均勻混合后，在1300°C下、氮?dú)獗Ｗo(hù)下燒結(jié)，自然冷卻，得到祀材樣品，將祀材樣品切割成直徑為50_、厚度為2_的祀材；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帶玻璃襯底，并對(duì)其進(jìn)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，靶材和玻璃的基靶間距設(shè)定為90mm ；4、用機(jī)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)氬氣工作氣體流量為35SCCm ;磁控濺射工作壓強(qiáng)為O. 2Pa ;襯底溫度為750°C ;接著進(jìn)行制膜，得到的薄膜樣品；6、將薄膜樣品在O. OlPa真空爐中退火3h，退火溫度為800°C，得到鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜，即 SrAlh 868S4 = O. 132Ti+4。下述實(shí)施例4中，襯底為玻璃，陽極層為ΙΤ0，起導(dǎo)電作用，兩者合在一起，稱作ITO玻璃，可以購買獲得。實(shí)施例4I、選用純度分別為99. 99%的SrS，TiS2和Al2S3粉體(其中，SrS的質(zhì)量為81. 4g，TiS2的質(zhì)量為8. 6g，Al2S3的質(zhì)量為IlOg)，經(jīng)過均勻混合后，在1100°C下、氬氣保護(hù)下燒結(jié)，自然冷卻，得到祀材樣品，將祀材樣品切割成直徑為50_、厚度為2_的祀材；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帶ITO玻璃，并對(duì)其進(jìn)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ITO玻璃的基靶間距設(shè)定為60mm ；4、用機(jī)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)氬氣工作氣體流量為25SCCm ;磁控濺射工作壓強(qiáng)為2. OPa ;襯底溫度為500°C ;接著進(jìn)行制膜，得到的薄膜樣品，即SrAlh9S4 = O. ITi+4 ；6、將薄膜樣品在O. OlPa真空爐中退火2h，退火溫度為700°C，得到鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜；7、采用蒸鍍技術(shù)，在(6)中的發(fā)光薄膜表面蒸鍍Ag層，作為陰極層，制得有機(jī)電致發(fā)光器件。圖3是實(shí)施例4得到鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜樣品的電致發(fā)光光譜(EL)圖。由圖3可知，得到薄膜的電致發(fā)光光譜(EL)中，在530nm波長區(qū)都有很強(qiáng)的發(fā)光峰，是電致發(fā)光器件的發(fā)展材料。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的表述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜，其特征在于，該發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為SrAl2_xS4:xTi+4 ;其中，SrAl2S4為基質(zhì)，Ti+4為摻雜元素；x的取值范圍為O. 002 O. 132。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜，其特征在于，X的取值為O.044。
3.—種鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟SI，根據(jù)化學(xué)通式SrAl2_xS4: xTi+4各元素化學(xué)計(jì)量比，稱取SrS、Al2S3和TiS2粉體，經(jīng)過均勻混合后，在900 1300°C下、惰性氣體氛圍中燒結(jié)，制成靶材；其中，X的取值范圍為 O. 002 O. 132 ； 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 90mm，磁控濺射工作壓強(qiáng)O.2 4Pa，氬氣工作氣體的流量10 35SCCm，襯底溫度為250°C 750°C ;接著進(jìn)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，得到化學(xué)通式為SrAl2_xS4:xTi+4的所述鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜；其中，SrAl2S4為基質(zhì)，Ti+4為摻雜元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟SI中，X的取值為O. 044。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟SI中，所述靶材制備的燒結(jié)溫度為1100°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中，真空腔體的真空度設(shè)置在5. OX 10_4Pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜的制備方法，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(qiáng)為2. OPa ;所述氬氣工作氣體的流量為25SCCm ;所述襯底溫度為500°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中，所述退火處理過程中的退火溫度為600°C，退火時(shí)間為2h。
9.一種有機(jī)電致發(fā)光器件,該有機(jī)電致發(fā)光器件為復(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)光層為鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜，該發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為SrAl2_xS4:xTi+4 ;其中，X的取值范圍為O. 002 O. 132。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有機(jī)電致發(fā)光器件，其特征在于，X的取值為O.044。
全文摘要
本發(fā)明屬于發(fā)光材料領(lǐng)域，其公開了一種鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜及其制備方法、有機(jī)電致發(fā)光器件；該發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為SrAl2S4:xTi+4；其中，SrAl2S4為基質(zhì)，Ti為摻雜元素；x的取值范圍為0.002～0.132。本發(fā)明采用磁控濺射設(shè)備，制備鈦摻雜硫代鋁酸鍶發(fā)光薄膜，在530nm波長區(qū)都有很強(qiáng)的發(fā)光峰，是電致發(fā)光器件的發(fā)展材料。
文檔編號(hào)C09K11/64GK102838985SQ20111016972
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者周明杰, 王平, 陳吉星, 黃輝 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