一种锆铝酸盐发光薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种锆铝酸盐发光薄膜及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的锆铝酸盐发光薄膜结构式为MZr4-x-yAl10O24：xEu3+,yTb3+，其中M为钙、锶或钡，x的取值范围为0.02～0.1，y的取值范围为0.01～0.04，具有良好的结构稳定性，在610nm和510nm位置附近有很强的蓝光发光峰和红光的发光峰，在薄膜电致发光器件等领域具有诱人的应用前景。本发明专利技术还提供了一种薄膜电致发光器件及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机发光材料领域，尤其涉及一种锆铝酸盐发光薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
与传统的发光粉制作的显示屏相比，发光薄膜在对比度、分辨率、热传导、均匀性、与基底的附着性、释气速率等方面都显示出较强的优越性。因此，作为功能材料，发光薄膜在诸如阴极射线管（CRTs)、电致发光显示（ELDs)及场发射显示（FEDs)等平板显示领域中有着广阔的应用前景。薄膜电致发光显示器(TFELD)由于其主动发光、全固体化、耐冲击、反应快、视角大、适用温度宽、工序简单等优点，已引起了广泛的关注，且发展迅速。以ZnS：Mn为发光层的单色TFELD已发展成熟并已实现商业化。目前，研究彩色及至全色TFELD，开发多波段发光的材料，是该课题的发展方向。然而，具有较好的发光性能的铕铽共掺杂锆铝酸盐发光薄膜仍未见报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种锆铝酸盐发光薄膜及其制备方法和应用。第一方面，本专利技术提供了一种锆铝酸盐发光薄膜，结构式为MZr4-x-yAl10O24：xEu3+,yTb3+，其中，MZr4Al10O24为基质，Eu3+和Tb3+为激发元素，M为钙、锶或钡，x的取值范围为0.02～0.1，y的取值范围为0.01～0.04。Eu3+离子在5D0→7F2能级之间的跃迁辐射出610nm的红光，Tb3+离子在5D4→7F5能级之间的跃迁辐射出510nm的蓝光。优选地，x的取值为0.06，y的取值为0.02。优选地，发光薄膜的厚度为150nm。本专利技术制备了铕铽共掺杂锆铝酸盐MZr4-x-yAl10O24：xEu3+,yTb3+发光薄膜，以MZr4-x-yAl10O24为基质，Eu和Tb是激活元素，在薄膜中充当主要的发光中心。本专利技术提供的铕铽共掺杂锆铝酸盐发光薄膜（MZr4-x-yAl10O24：xEu3+,yTb3+）在610nm和510nm位置附近有很强的发光峰。基质锆铝酸盐具有较高的热学和力学稳定性，还具有着良好的光学透明性，较低的声子能量，为发光离子提供了优良的晶场，掺杂离子是材料的发光中心，Eu3+离子在5D0→7F2能级之间的跃迁辐射出610nm的红光，Tb3+离子在5D4→7F5能级之间的跃迁辐射出510nm的蓝光。第二方面，本专利技术提供了一种锆铝酸盐发光薄膜的制备方法，包括以下步骤：按照摩尔比1:(4-x-y):5:x/2:y/4称取MO、ZrO2、Al2O3、Eu2O3和Tb4O7粉体并混合，然后在900～1300℃下烧结，制成靶材；将所述靶材以及衬底装入磁控溅射镀膜设备中，抽真空至1.0×10-5～1.0×10-3Pa；调整磁控溅射镀膜工艺参数为基靶间距45～95mm，衬底温度250～750℃，工作气体为氢气和氩气的混合气体，气体流量为10～35sccm，工作压强为0.2～4Pa，接着进行制膜，得到薄膜样品；将所述薄膜样品于500～800℃下退火处理1～3小时，得到结构式为MZr4-x-yAl10O24：xEu3+,yTb3+的所述锆铝酸盐发光薄膜，其中M为钙、锶或钡，x的取值范围为0.02～0.1，y的取值范围为0.01～0.04。本专利技术中，以MO、ZrO2、Al2O3、Eu2O3和Tb4O7粉体为原料，MO、ZrO2、Al2O3、Eu2O3和Tb4O7的摩尔比为1:(4-x-y):5:x/2:y/4，其中MO为氧化钙、氧化锶或氧化钡。优选地，x的取值为0.06，y的取值为0.02。优选地，烧结温度为1250℃。优选地，将磁控溅射镀膜设备的真空抽至5.0×10-4Pa。优选地，基靶间距为60mm。优选地，衬底温度为500℃。优选地，气体流量为25sccm。优选地，工作压强为2.0Pa。优选地，退火在0.01Pa的真空炉中进行。优选地，在600℃下退火2小时。第三方面，本专利技术提供了一种薄膜电致发光器件，该薄膜电致发光器件包括衬底、阳极、发光层和阴极，所述发光层为锆铝酸盐发光薄膜，所述锆铝酸盐发光薄膜的结构式为MZr4-x-yAl10O24：xEu3+,yTb3+，其中M为钙、锶或钡，x的取值范围为0.02～0.1，y的取值范围为0.01～0.04。优选地，x的取值为0.06，y的取值为0.02。优选地，发光薄膜的厚度为150nm。第四方面，本专利技术提供了一种薄膜电致发光器件的制备方法，包括以下步骤：按照摩尔比1:(4-x-y):5:x/2:y/4称取MO、ZrO2、Al2O3、Eu2O3和Tb4O7粉体并混合，然后在900～1300℃下烧结，制成靶材；将所述靶材以及衬底装入磁控溅射镀膜设备中，抽真空至1.0×10-5～1.0×10-3Pa；调整磁控溅射镀膜工艺参数为基靶间距45～95mm，衬底温度250～750℃，工作气体为氩气，气体流量为10～35sccm，工作压强为0.2～4Pa，接着进行制膜，得到薄膜样品；将所述薄膜样品于500～800℃下退火处理1～3小时，得到结构式为MZr4-x-yAl10O24：xEu3+,yTb3+的所述锆铝酸盐发光薄膜，其中M为钙、锶或钡，x的取值范围为0.02～0.1，y的取值范围为0.01～0.04；在所述发光薄膜上蒸镀阴极；以上步骤完成后得到所述薄膜电致发光器件。优选地，x的取值为0.06，y的取值为0.02。优选地，烧结温度为1250℃。优选地，将磁控溅射镀膜设备的真空抽至5.0×10-4Pa。优选地，基靶间距为60mm。优选地，衬底温度为500℃。优选地，气体流量为25sccm。优选地，工作压强为2.0Pa。优选地，退火在0.01Pa的真空炉中进行。优选地，在600℃下退火2小时。优选地，阴极为银。本专利技术提供的铕铽共掺杂锆铝酸盐发光薄膜（MZr4-x-yAl10O24：xEu3+,yTb3+）具有良好的结构稳定性，在610nm和510nm位置附近有很强的发光峰，由于这些优越的性能，在薄膜电致发光器件等领域具有诱人的应用前景。本专利技术提供的锆铝酸盐发光薄膜的制备方法通过磁控溅射技术使得到的产品厚度均匀、成膜速度快，结晶质量高，薄膜成份均匀，并且条件易于控制、有较好的可操作性。附图说明图1为本专利技术实施例1样品的电致发光发射光谱。图2为本专利技术实施例1制备的发光薄膜的XRD。图3为本专利技术实施例10提供的薄膜电致发光器件的结构示意图。具体实施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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锆铝酸盐发光薄膜，其特征在于，结构式为MZr4‑x‑yAl10O24：xEu3+,yTb3+，其中，M为钙、锶或钡，x的取值范围为0.02～0.1，y的取值范围为0.01～0.04。

【技术特征摘要】
1.一种锆铝酸盐发光薄膜，其特征在于，结构式为MZr4-x-yAl10O24：xEu3+,
yTb3+，其中，M为钙、锶或钡，x的取值范围为0.02～0.1，y的取值范围为0.01～0.04。
2.如权利要求1所述的锆铝酸盐发光薄膜，其特征在于，x的取值为0.06，
y的取值为0.02。
3.如权利要求1所述的锆铝酸盐发光薄膜，其特征在于，所述发光薄膜的
厚度为150nm。
4.一种锆铝酸盐发光薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照摩尔比1:(4-x-y):5:x/2:y/4称取MO、ZrO2、Al2O3、Eu2O3和Tb4O7粉体并混合，然后在900～1300℃下烧结，制成靶材；
将所述靶材以及衬底装入磁控溅射镀膜设备中，抽真空至1.0×10-5～1.0×10-3Pa；
调整磁控溅射镀膜工艺参数为基靶间距45～95mm，衬底温度250～750℃，
工作气体为氩气，气体流量为10～35sccm，工作压强为0.2～4Pa，接着进行制膜，
得到薄膜样品；
将所述薄膜样品于500～800℃下退火处理1～3小时，得到结构式为
MZr4-x-yAl10O24：xEu3+,yTb3+的所述锆铝酸盐发光薄膜，其中M为钙、锶或钡，
x的取值范围为0.02～0.1，y的取值范围为0.01～0.04。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述x的取值为0.06，y
的取值为0.02。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，退火处理在真空炉中进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，陈吉星，王平，张振华，
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，深圳市海洋王照明工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44