宽带紫外激发的绿色发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及发光材料领域，公开了一种宽带紫外激发的绿色发光材料及其制备方法。这种宽带紫外激发的绿色发光材料组成为：ＺｎＯ∶ｘＳ∶ｙＭ，其中Ｍ为卤族元素，１０↑［－３］≤ｘ≤１０↑［－２］，１０↑［－３］≤ｙ≤１０↑［－２］。制备方法为：将含锌基质原料与卤盐充分研磨混合均匀得到前驱物，将前驱物在７００－８００℃烧结１－２ｈ后研磨；按含锌基质原料中的锌元素与卤盐中的卤族元素计，锌元素与卤族元素摩尔比为１∶０．０１－１∶０．２。本发明专利技术的宽带紫外激发的绿色发光材料在３００－４３０ｎｍ的长波紫外区有很强的吸收，在４５０－６００ｎｍ有很强的发射。其制备方法操作简单，原料价格低，且污染很少，适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光材料领域，具体涉及一种宽带紫外激发的绿色发光材料及其制备方法。
技术介绍
近年来随着各种功能材料的广泛应用，对材料发光性质的研究不断深入，同时也由于绿光发光器件(LED)、激光二极管(LD)、真空荧光显示器(VFDs)以及最近新发展最有潜力的场发射平板显示器(FEDs)等巨大市场需求，促进了人们对III-V和II-VI族半导体材料的研究。ZnO是重要的半导体材料，在大气中不容易被氧化，具有很高的化学和热稳定性，激子束缚能大(激子束缚能为60meV，是ZnSe和GaN基材料的3倍)，禁带宽度约为3.36eV，室温下不易被热激发，容易实现受激发射，允许激子高温下复合，是制作与激子相关的光学器件中最有希望的材料。也是少数几种易于实现量子尺寸效应的氧化物半导体之一，可用作光电池、陶瓷、压敏、传感器、催化剂、发光材料等。同时，ZnO是一种具有纤锌矿结构的六方晶体。根据能带结构，ZnO晶体内部的晶格缺陷或者是掺杂的杂质对它的电学和光学性质产生巨大的影响。ZnO晶体内的晶格缺陷例如氧缺陷、锌缺陷、锌间隙、氧反替位等等可以导致400-730nm的可见发射。ZnO掺杂稀土元素的光致发光材料也是一类极有前途的发光材料。近年来，在ZnO中掺杂主族元素(尤其是阴离子)制备发光材料的研究引起了材料学界的高度重视，因为这些元素的引入将造成ZnO晶格缺陷，从而引起ZnO体系光电性质发生明显的改变。由于氧、硫、卤素三类元素的电负性、原子半径等相差较大，所以将两者掺入ZnO基质较为困难，国内外文献中有关这两个元素掺杂ZnO的报道也极为少见。因此需要一种新颖而又简单的方法，使硫、卤素等元素能顺利掺杂进入ZnO的晶格，并导致ZnO体系的光学性质发生明显的变化。-->
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种宽带紫外激发的绿色发光材料。本专利技术的另一个目的为提供上述宽带紫外激发的绿色发光材料制备的方法。用廉价的原材料、简捷有效的新方法制备硫、卤素掺杂的组分单一的色纯度较高的ZnO:S，M绿色发光材料。本专利技术提供一种宽带紫外激发的绿色发光材料，其组成由以下通式表示：ZnO:xS:yM，10-3≤x≤10-2，10-3≤y≤10-2，其中M为卤族元素，可选自氯、溴、碘，优选氯。其平均粒径为1-5um。上述宽带紫外激发的绿色发光材料粒径均匀微细、化学与光学性能稳定，并具有很高的发光效率。其制备方法为：将ZnS与卤盐充分研磨混合均匀得到前驱物，将前驱物在700-800℃烧结1-2h后稍加研磨即得到目标产物。锌元素与卤族元素摩尔比为1∶0.01-1∶0.2，按ZnS中的锌元素与卤盐中的卤族元素计。卤盐可选用碱金属卤化物或卤化铵盐，优选碱金属氯化物或氯化铵。在本专利技术的发光材料中，ZnO作为基质，S所造成的氧缺陷为发光中心，而卤素离子的引入可以形成中间能级，造成激发带宽化，并且可以提高载流子浓度，从而提高发光强度。它在300～430nm的长波紫外区有很强的吸收，在450～600nm有很强的发射。其在宽带紫外激发的性能使得该材料具有广泛的应用前景，可用于绿光发光器件(LED)、激光二极管(LD)等。本专利技术中采用研磨法结合空气氧化法，烧结温度低、稍加研磨即可得到超细高效长波段紫外激发的发光粉末材料。生产工艺简单易操作、原料廉价易得适合工业化生产，反应过程基本没有工业三废，属于绿色环保、低能耗高效益产业，且所得产品具有很高的光效、粒径微细、化学与光学性能稳定。-->附图说明图1为本专利技术宽带紫外激发的绿色发光材料的荧光光谱图图2为本专利技术宽带紫外激发的绿色发光材料的电镜图，A图为放大3000倍，B图为放大5000倍。图3为本专利技术宽带紫外激发的绿色发光材料的X射线衍射(XRD)图具体实施方式以下通过实施实例进一步说明本专利技术。但应理解，这些实例只是示例性的，本专利技术保护范围不局限于此。实施例1称取0.02mol ZnS和0.002mol KCl在通风橱中研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉800℃烧结1h后稍加研磨即得到宽带紫外激发的绿色发光材料。能量分散X射线谱测定其组成为：ZnO:xS:yCl，x＝0.003，y＝0.007。电镜图如图2所示，其平均粒径为1-5um。XRD图如图3所示，结果表明，样品主相为ZnO，即该发光材料以ZnO为基质。测试条件：电压40kV，电流40mA，扫描速度8°/min。荧光测试图谱如图1所示，结果表明该发光材料在300～430nm的长波紫外区有很强的吸收，在450～600nm有很强的发射。测试条件：λex＝380nm，λem＝496nm，狭缝宽度5nm，电压480V，扫描速度600nm/min实施例2称取0.02mol ZnS和0.001mol KBr在通风橱中研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉800℃烧结1h后稍加研磨即得到宽带紫外激发的绿色发光材料。能量分散X射线谱测定其组成为：ZnO:xS:yBr，x＝0.002，y＝0.002。平均粒径为1-5um。实施例3称取0.02mol ZnS和0.002mol Kl在通风橱中研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉700℃烧结2h后稍加研磨即得到宽带紫外激发的绿色发光材-->料。能量分散X射线谱测定其组成为：ZnO:xS:yl，x＝0.007，y＝0.005。平均粒径为1-5um。实施例4将0.02mol ZnS和0.004mol NaCl在通风橱中研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉800℃烧结1h后稍加研磨即得到宽带紫外激发的绿色发光材料。能量分散X射线谱测定测定其组成为：ZnO:xS:yCl，x＝0.001，y＝0.01。平均粒径为1-5um。实施例5将0.02mol ZnS和0.002mol NaBr在通风橱中研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉800℃烧结1h后稍加研磨即到宽带紫外激发的绿色发光材料。能量分散X射线谱测定其组成为：ZnO:xS:yBr，x＝0.001，y＝0.007。平均粒径为1-5um。实施例6将0.02mol ZnS和0.002mol Nal在通风橱中研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉700℃烧结2h后稍加研磨即得到宽带紫外激发的绿色发光材料。能量分散X射线谱测定其组成为：ZnO:xS:yl，x＝0.003，y＝0.002。平均粒径为1-5um。实施例7称取0.02mol ZnS和0.002mol NH4Cl在通风橱中研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉700℃烧结1h后稍加研磨即得到宽带紫外激发的绿色发光材料。能量分散X射线谱测定其组成为：ZnO:xS:yCl，x＝0.01，y＝0.006。平均粒径为1-5um。实施例8称取0.02mol ZnS和0.002mol NH4Br在通风橱中研磨混匀得前驱物，将-->以上前驱物置马弗炉700℃烧结1h后稍加研磨即得到宽带紫外激发的绿色发光材料。能量分散X射线谱测定其组成为：ZnO:xS:yBr，x＝0.003，y＝0.01。平均粒径为1-5um。实施例9称取0.02mol ZnS和0.002mol NH4l在通风橱中研磨混匀得前驱物，将以上前驱物置马弗炉700℃烧结2h后稍加研磨即得到宽带紫外激发的绿色发光材料。能量分散X射线谱测定其组成为：ZnO:xS:yCl，x＝0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带紫外激发的绿色发光材料，其特征在于，其组成由以下通式表示：ＺｎＯ∶ｘＳ∶ｙＭ，其中Ｍ为卤族元素，１０↑［－３］≤ｘ≤１０↑［－２］，１０↑［－３］≤ｙ≤１０↑［－２］。

【技术特征摘要】
1.一种宽带紫外激发的绿色发光材料，其特征在于，其组成由以下通式表示：ZnO:xS:yM，其中M为卤族元素，10-3≤x≤10-2，10-3≤y≤10-2。2.权利要求1所述的宽带紫外激发的绿色发光材料，其特征在于，M选自氯、溴或碘。3.权利要求1所述的宽带紫外激发的绿色发光材料，其特征在于，M为氯。4.权利要求1所述的宽带紫外激发的绿色发光材料，其特征在于，其平均粒径为1-5um。5.宽带紫外激发的绿色发光材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余锡宾，陶振卫，杨广乾，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]