氧化锌基发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种氧化锌基发光材料及其制备方法。该氧化锌基发光材料包括氧化锌发光基质以及掺杂于所述氧化锌发光基质中的金属粒子，所述发光材料的化学组成表示为ZnO∶Mx，其中M表示金属粒子，x为金属粒子与ZnO的摩尔比例，x的取值范围为0.00002～0.01。该氧化锌基发光材料通过金属粒子产生等离子效应，能增强发光强度和发光亮度，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体材料
，具体涉及一种。
技术介绍
ZnO作为一种新型的II - VI族直接宽带隙半导体材料，在室温下具有很高的激子束缚能60meV和良好的C轴择优取向的六角纤锌矿结构，其较大的禁带宽度3. 37eV具有广泛的发光域值范围和良好的光、热稳定性，在大气中不易被氧化，这些特性使它具备了在室温下甚至更高温度下工作的特点。此外，氧化锌还具有导电性好、抗辐射能力强、容易成膜等优点。但是，就目前的氧化锌基发光材料而言，仍存在发光亮度弱、发光效率低的问题，因此，如何增强所制备氧化锌薄膜的紫外发光强度一直是材料学和微电子学领域中半导体发光材料研究的重要内容。
技术实现思路
有鉴于此，需要提供一种发光效率高、亮度高的。一种氧化锌基发光材料，其包括氧化锌发光基质以及掺杂于所述氧化锌发光基质中的金属粒子，所述发光材料的化学组成表示为SiO Mx，其中M表示金属粒子，X为金属粒子与ZnO的摩尔比例，X的取值范围为0. 00002 0. 01。以及，一种氧化锌基发光材料的制备方法，其包括如下步骤按化学组成SiO Mx中元素的摩尔比例提供锌离子的源化合物及金属粒子M，x的取值范围为0. 00002 0. 01 ；在锌离子的源化合物中加入稳定剂和金属粒子M，用溶剂溶解，在40-70°C温度下水浴搅拌4-8小时后，得到前驱体溶液；将所得的前驱体溶液在50 80°C温度下陈化56 90小时，得到化学组成为 ZnO Mx的胶体；将S1O Mx胶体进行热处理，形成所述氧化锌基发光材料。在上述中，通过在氧化锌发光基质中掺杂金属粒子，利用金属粒子产生等离子体效应，使氧化锌薄膜的内量子效率大大提高，进而有效增强了氧化锌薄膜的紫外发光强度和发光亮度。另外，该氧化锌基发光材料可通过液相合成法和热处理即可制得发光材料，该制备方法简单易控制，对设备要求低，成本低，利于工业化生产，具有广阔的生产应用前景。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图1是本专利技术实施例的氧化锌基发光材料的制备方法流程图。图2显示本专利技术实施例1所制备ZnO = A^cicm薄膜在阴极射线7KV电压激发下的光谱图a，以及同等条件下未加入金属粒子的ZnO薄膜的光谱图b，图中光谱图是采用岛津 RF-5301PC光谱仪分析得出。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种氧化锌基发光材料，其包括氧化锌发光基质以及掺杂于所述氧化锌发光基质中的金属粒子，该发光材料的化学组成表示为SiO Mx，其中M表示金属粒子，X为金属粒子与SiO的摩尔比例，X的取值范围为0. 00002 0. 01。其中，发光材料可以为荧光粉末形式或者是荧光薄膜的形式，根据具体应用需求而变化。当采用荧光粉末的形式时，荧光粉的粒度为100纳米 5微米。当采用薄膜的形式时，薄膜的厚度为100纳米 2微米。氧化锌发光基质具有广泛的发光域值范围和良好的光、热稳定性，在大气中不易被氧化，这些特性使它具备了在室温下甚至更高温度下工作的特点。此外，氧化锌还具有导电性好、抗辐射能力强、容易成膜等优点。另外，氧化锌发光基质可与金属粒子一起通过液相合成法(包括水浴和陈化等步骤)形成，有利于金属粒子均勻地分散掺杂于氧化锌发光基质中。所述金属粒子的材质选用能产生等离子体效应的金属，可以是贵金属，例如为Ag、 Au、Pt、Pd中的至少一种。这些金属都具有较好的导电性能，对化学药品的抵抗力相当大， 在一般条件下不易引起化学反应，不易受腐蚀，化学物理性能较稳定。而且，在氧化锌发光基质中，金属材质以粒子形式掺杂于氧化锌发光基质中，能产生等离子体效应，利用等离子体的耦合效应，使氧化锌薄膜的内量子效率大大提高，进而有效增强了氧化锌薄膜的紫外发光强度和发光亮度。金属粒子的粒径优选为20纳米-100纳米，即采用纳米级金属粒子，这种金属纳米粒子可通过液相合成法与氧化锌粒子一起烧结形成。如上所述，通过液相合成法，有利于金属粒子均勻地分散掺杂于氧化锌发光基质中，更有效地发挥金属粒子等离子体的耦合效应，能实现均勻、更高发光强度和发光亮度。纳米级金属粒子的形状可以是球形颗粒或类球形颗粒，球形颗粒或类球形金属颗粒具有较高的堆积密度和比表面积，可更加充分有效地发挥其等离子体的耦合效应。金属粒子与氧化锌基质的摩尔比例，即χ的取值范围优选为0. 00005 0. 007，χ 的取值在此范围内，不仅能发挥金属粒子的上述等离子体的耦合效应，而且能保证氧化锌基质具有良好的发光性能。此外，如上所述，该发光材料可通过液相合成法制备，然后可通过旋转涂敷形成薄膜形式或干燥成粉等形式，尺寸、形貌可控，有利于工业化广泛应用。请参阅图1，说明本专利技术实施例的氧化锌基发光材料的制备方法的流程，该制备方法包括如下步骤S01，按化学组成SiO Mx中元素的摩尔比例提供锌离子的源化合物及金属粒子 Μ, χ的取值范围为0. 00002 0. 01 ；S02，在锌离子的源化合物中加入稳定剂和金属粒子Μ，用溶剂溶解，在40_70°C温度下水浴搅拌4-8小时后，得到前驱体溶液；S03，将所得的前驱体溶液在50 80°C温度下陈化56 90小时，得到化学组成为 ZnO Mx的胶体；S04，将SiO Mx胶体进行热处理，形成所述氧化锌基发光材料。步骤SOl中，锌离子的源化合物采用可溶性的锌盐，例如，可选自水合醋酸锌、水合硝酸锌、水合氯化锌、水合硫酸锌中的至少一种。金属粒子的原料选自贵金属材质的胶粒，或者贵金属可溶于水或乙醇的盐。金属材质可以是但不限于Ag、Au、Pt、Pd中的至少一种，即可采用Ag、Au、Pt、Pd胶粒中的至少一种。贵金属溶于水和乙醇的盐可以是但不限于AgN03、HAuCl4, H2PtCl6, H2PdCl4中的至少一种，各金属离子的浓度范围为0. 001mol/L 0. lmol/L。贵金属粒子溶胶可采用纳米胶粒，例如可以是但不限于Ag、Au、Pt、Pd的纳米胶粒。χ的取值范围优选为0. 00005 0. 007。步骤S02中，稳定剂可采用醇胺类，例如，可选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种。溶剂为醚或醇溶液，例如，可以是但不限于乙二醇甲醚或乙醇溶液，当采用乙醇溶液时，乙醇与去离子水的比例为3 7 1。其中，稳定剂与锌离子的摩尔比为1 1 3 1。步骤S02中，具体地，可先加入稳定剂，再加入金属粒子溶液，用乙二醇甲醚或醇水溶液做溶剂配置成预定体积的溶液，然后于40 70°C水浴搅拌4 他后得到均勻的前驱体溶液。步骤S03为陈化过程，可在烘箱中进行，在此过程中，金属粒子均勻掺杂于氧化锌基质中，并形成胶体。热处理可包括干燥和烧结过程，在步骤S04的一个具体实施方式中，热处理可包括如下过程将陈化好的SiO Mx胶体在100 150°C温度下烘干50小时 100小时，再以1°C 5°C /min的升温速度升至700 1200°C，保温烧结1 3小时，得到氧化锌基发光材料。此过程获得氧化锌基发光材料是以荧光粉形式存在的，所述粉体的粒径为100纳米 5微米。热处理也可不本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种氧化锌基发光材料，其特征在于，所述发光材料包括氧化锌发光基质以及掺杂于所述氧化锌发光基质中的金属粒子，所述发光材料的化学组成表示为ＺｎＯ∶Ｍｘ，其中Ｍ表示金属粒子，ｘ为金属粒子与ＺｎＯ的摩尔比例，ｘ的取值范围为０．００００２～０．０１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，吕婷，马文波，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94