本發(fā)明涉及一種銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜、其制備方法、薄膜電致發(fā)光器件及其制備方法。

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。

鋯銻酸鹽類發(fā)光材料是作為LED熒光粉的熱門研究材料。紫外激發(fā)藍(lán)色熒光粉已經(jīng)可以作為商用的產(chǎn)品，并在不斷的改善研發(fā)中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種可應(yīng)用于薄膜電致發(fā)光器件的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜、其制備方法該銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜電致發(fā)光器件及其制備方法。

一種銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，其化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。

在優(yōu)選的實施例中，銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的厚度為50nm～300nm。

一種銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的制備方法，包括以下步驟：

根據(jù)RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺各元素的化學(xué)計量比將RO，ZrO₂，Sb₂O₅，Eu₂O₃和Tb₄O₇粉體，經(jīng)過混合后，在900℃～1300℃下燒結(jié)得到靶材；

將襯底裝入化學(xué)氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)室中，并將反應(yīng)室的真空度設(shè)置為1.0×10^-3Pa～1.0×10^-5Pa；

調(diào)節(jié)基靶間距為45mm～95mm，襯底的溫度為250℃～750℃，工作氣體的流量為10sccm～40sccm，工作壓強(qiáng)為0.5Pa～5Pa，脈沖激光能量為80W～300W，進(jìn)行脈沖激光沉積得到化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。

在優(yōu)選的實施例中，基靶間距為60mm，襯底的溫度為500℃，工作氣體的流量為20sccm，工作壓強(qiáng)為3Pa，脈沖激光能量為150W；

在優(yōu)選實施例中，銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的厚度為50nm～300nm。

一種薄膜電致發(fā)光器件，該薄膜電致發(fā)光器件包括依次層疊的襯底、陽極層、發(fā)光層以及陰極層，所述發(fā)光層的材料為銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，該銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。

一種薄膜電致發(fā)光器件的制備方法，包括以下步驟：

提供具有陽極的襯底；

在所述陽極上形成發(fā)光層，所述發(fā)光層的材料為銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，該銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素；

在所述發(fā)光層上形成陰極。

在優(yōu)選的實施例中，所述發(fā)光層的制備包括以下步驟：

根據(jù)RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺各元素的化學(xué)計量比將RO，ZrO₂，Sb₂O₅，Eu₂O₃和Tb₄O₇粉體，經(jīng)過混合后，在900℃～1300℃下燒結(jié)得到靶材；

將襯底裝入化學(xué)氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)室中，并將反應(yīng)室的真空度設(shè)置為1.0×10^-3Pa～1.0×10^-5Pa；

調(diào)節(jié)基靶間距為45mm～95mm，襯底的溫度為250℃～750℃，工作氣體的流量為10sccm～40sccm，工作壓強(qiáng)為0.5Pa～5Pa，脈沖激光能量為80W～300W，進(jìn)行脈沖激光沉積得到化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。

上述銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜(RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺)的電致發(fā)光光譜(EL)中，在480nm和580nm位置都有很強(qiáng)的發(fā)光峰，能夠應(yīng)用于薄膜電致發(fā)光顯示器中。

【附圖說明】

圖1為一實施方式的薄膜電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例1制備的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的電致發(fā)光譜圖。

其中，1為玻璃襯底；2為ITO透明導(dǎo)電薄膜，作為陽極；3為發(fā)光材料薄膜層；4為Ag層，作為陰極。

【具體實施方式】

下面結(jié)合附圖和具體實施例對銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜、其制備方法和薄膜電致發(fā)光器件及其制備方法作進(jìn)一步闡明。

一實施方式的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，其化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。

優(yōu)選的，銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的厚度為50nm～300nm，x為0.02，y為0.03。

更優(yōu)選的，銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的厚度為150nm。

該銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜中RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。該銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的電致發(fā)光光譜(EL)中，在480nm和580nm波長區(qū)都有很強(qiáng)的發(fā)光峰，能夠應(yīng)用于薄膜電致發(fā)光顯示器中。

上述銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟S11、根據(jù)RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺各元素的化學(xué)計量比將RO，ZrO₂，Sb₂O₅，Eu₂O₃和Tb₄O₇粉體，經(jīng)過混合后，在900℃～1300℃下燒結(jié)得到靶材；

將襯底裝入化學(xué)氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)室中，并將反應(yīng)室的真空度設(shè)置為1.0×10^-3Pa～1.0×10^-5Pa。

在本實施方式中，襯底為銦錫氧化物玻璃(ITO)，可以理解，在其他實施例中，也可以為摻氟氧化錫玻璃(FTO)、摻鋁的氧化鋅(AZO)或摻銦的氧化鋅(IZO)；襯底先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，氮氣風(fēng)干后送入反應(yīng)室；

優(yōu)選的，在1250℃下燒結(jié)得到靶材；反應(yīng)室的真空度為5.0×10^-4Pa。

步驟S13、調(diào)節(jié)基靶間距為45mm～95mm，襯底的溫度為250℃～750℃，工作氣體的流量為10sccm～40sccm，工作壓強(qiáng)為0.5Pa～5Pa，脈沖激光能量為80W～300W，進(jìn)行脈沖激光沉積得到化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素；

在優(yōu)選的實施例中，基靶間距為60mm，襯底的溫度為500℃，工作氣體的流量為20sccm，工作壓強(qiáng)為3Pa，脈沖激光能量為150W；

在優(yōu)選實施例中，銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的厚度為50～300nm；

在優(yōu)選實施例中，工作氣體為氧氣；

步驟S14、進(jìn)行化學(xué)氣相沉積得到銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜其化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。

請參閱圖1，一實施方式的薄膜電致發(fā)光器件100，該薄膜電致發(fā)光器件100包括依次層疊的襯底1、陽極2、發(fā)光層3以及陰極4。

襯底1為玻璃襯底。陽極2為形成于玻璃襯底上的氧化銦錫(ITO)。發(fā)光層3的材料為銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，該銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜 的化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。陰極4的材質(zhì)為銀(Ag)。

上述薄膜電致發(fā)光器件的制備方法，包括以下步驟：

步驟S21、提供具有陽極2的襯底1。

本實施方式中，襯底1為玻璃襯底，陽極2為形成于玻璃襯底上的氧化銦錫(ITO)。可以理解，在其他實施例中，也可以為摻氟氧化錫玻璃(FTO)、摻鋁的氧化鋅(AZO)或摻銦的氧化鋅(IZO)；具有陽極2的襯底1先后用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗并用對其進(jìn)行氧等離子處理。

步驟S22、在陽極2上形成發(fā)光層3，發(fā)光層3的材料為銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，該銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。

本實施方式中，發(fā)光層3由以下步驟制得：

首先，根據(jù)RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺各元素的化學(xué)計量比將RO，ZrO₂，Sb₂O₅，Eu₂O₃和Tb₄O₇粉體，經(jīng)過混合后，在900℃～1300℃下燒結(jié)得到靶材；

將襯底裝入化學(xué)氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)室中，并將反應(yīng)室的真空度設(shè)置為1.0×10^-3Pa～1.0×10^-5Pa，

再則、調(diào)節(jié)基靶間距為45mm～95mm，襯底的溫度為250℃～750℃，工作氣體的流量為10sccm～40sccm，工作壓強(qiáng)為0.5Pa～5Pa，脈沖激光能量為80W～300W，進(jìn)行脈沖激光沉積得到化學(xué)式為RZr_4-x-ySb₆O₂₄∶xEu²⁺,yTb³⁺的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜，其中，R選自鎂元素、鈣元素，鍶元素，鋇元素中至少一種，0.01≤x≤0.05，0.005≤y≤0.03，RZr₄Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。

在優(yōu)選的實施例中，基靶間距為60mm，襯底的溫度為500℃，工作氣體的流量為20sccm，工作壓強(qiáng)為3Pa，脈沖激光能量為150W；

在優(yōu)選實施例中，工作氣體為氧氣；

步驟S23、在發(fā)光層3上形成陰極4。

本實施方式中，陰極4的材料為銀(Ag)，由蒸鍍形成。

下面為具體實施例。

實施例1

將1mmol MgO，3.96mmol ZrO₂，3mmol Sb₂O₅，0.015mmol Eu₂O₃和0.0025mmol Tb₄O₇粉體經(jīng)過均勻混合后，在1250℃下燒結(jié)成尺寸為直徑50，厚度為2mm的陶瓷靶材是圓餅的形狀，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)，將襯底為ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為60mm，用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至5.0×10^-4Pa；采用氧氣作為工作氣流，工作氣流量為20sccm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為3.0Pa，襯底溫度為500℃，脈沖激光能量150W，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至150nm，取出樣品得到的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為MgZr_3.96Sb₆O₂₄∶0.03Eu²⁺,0.01Tb³⁺。最后在發(fā)光薄膜上面蒸鍍一層Ag，作為陰極。

本實施例中得到的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為ZrO₂：0.02Eu³⁺，0.03Er³⁺，其中RZr4Sb₆O₂₄是基質(zhì)，Eu²⁺和Tb³⁺離子是激活元素。

請參閱圖2，圖2所示為得到的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的電致發(fā)光譜(EL)。由圖2可以看出，電致發(fā)光譜中，在480nm和580nm都有很強(qiáng)的發(fā)光峰能夠應(yīng)用于薄膜電致發(fā)光顯示器中。

實施例2

將1mmol MgO，3.985mmol ZrO₂，3mmol Sb₂O₅，0.005mmol Eu₂O₃和0.00125mmol Tb₄O₇粉體經(jīng)過均勻混合后，在900℃下燒結(jié)成尺寸為直徑50，厚度為2mm的陶瓷靶材，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)，將襯底為ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為60mm，用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至1.0×10^-3Pa；采用氧氣作為工作氣流，工作氣流量為10sccm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為0.5Pa，襯底溫度為250℃，脈沖激光能量80W，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至50nm，取出樣品得到的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為MgZr_3.985Sb₆O₂₄∶0.01Eu²⁺,0.005Tb³⁺。最后在發(fā)光薄膜上面蒸鍍一層Ag，作為陰極。

實施例3

將1mmol MgO，3.92mmol ZrO₂，3mmol Sb₂O₅，0.025mmol Eu₂O₃和0.0075mmol Tb₄O₇粉體經(jīng)過均勻混合后，在1300℃下燒結(jié)成尺寸為直徑50，厚度為2mm的陶瓷靶材，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)，將襯底為ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為95mm，用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至1.0×10^-5Pa；采用氧氣作為工作氣流，工作氣流量為40sccm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為5.0Pa，襯底溫度為750℃，脈沖激光能量300W，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至300nm，取出樣品得到的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為MgZr_3.92Sb₆O₂₄∶0.05Eu²⁺,0.03Tb³⁺。最后在發(fā)光薄膜上面蒸鍍一層Ag，作為陰極。

實施例4

將1mmol CaO，3.96mmol ZrO₂，3mmol Sb₂O₅，0.015mmol Eu₂O₃和0.0025mmol Tb₄O₇粉體經(jīng)過均勻混合后，在1250℃下燒結(jié)成尺寸為直徑50，厚度為2mm的陶瓷靶材，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)，將襯底為ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為₆0mm，用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至5.0×10^-4Pa；采用氧氣作為工作氣流，工作氣流量為20sccm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為3.0Pa，襯底溫度為500℃，脈沖激光能量150W，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至70nm，取出樣品得到的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為CaZr_3.96Sb₆O₂₄∶0.03Eu²⁺,0.01Tb³⁺。最后在發(fā)光薄膜上面蒸鍍一層Ag，作為陰極。

實施例5

將1mmol CaO，3.985mmol ZrO₂，3mmol Sb₂O₅，0.005mmol Eu₂O₃和0.00125mmol Tb₄O₇粉體經(jīng)過均勻混合后，在900℃下燒結(jié)成尺寸為直徑50，厚度為2mm的陶瓷靶材，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)，將襯底為ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為45mm，用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至1.0×10^-3Pa；采用氧氣作為工作氣流，工作氣流量為10sccm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為0.5Pa，襯底溫度為250℃，脈沖激光能量80W，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至100nm，取出樣品得到的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為CaZr_3.985Sb₆O₂₄∶0.01Eu²⁺,0.005Tb³⁺。最后在發(fā)光薄膜上面蒸鍍一層Ag，作為陰極。

實施例6

將1mmol CaO，3.92mmol ZrO₂，3mmol Sb₂O₅，0.025mmol Eu₂O₃和0.0075mmol Tb₄O₇粉體經(jīng)過均勻混合后，在1300℃下燒結(jié)成尺寸為直徑50，厚度為2mm的陶瓷靶材，并將靶材裝入真空腔體內(nèi)，將襯底為ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，并用對其進(jìn)行氧等離子處理，放入真空腔體。把靶材和襯底的距離設(shè)定為95mm，用機(jī)械泵和分子泵把腔體的真空度抽至1.0×10^-5Pa；采用氧氣作為工作氣流，工作氣流量為40sccm，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為5.0Pa，襯底溫度為750℃，脈沖激光能量300W，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至250nm，取出樣品得到的銪鋱共摻雜鋯銻酸鹽發(fā)光薄膜的化學(xué)通式為CaZr_3.92Sb₆O₂₄∶0.05Eu²⁺,0.03Tb³⁺。最后在發(fā)光薄膜上面蒸鍍一層Ag，作為陰極。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。