一种铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及无机发光材料领域，尤其涉及一种铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]与传统的发光粉制作的显示屏相比，发光材料在对比度、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，发光材料在诸如阴极射线管(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。
[0003]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。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，铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料仍未见报道。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提供了一种铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料及其制备方法和应用。
[0005]第一方面，本发明提供了一种铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料，结构式为Me3Al2Nb2O11:xCu2+，yIr3+，其中，Me 为 Mg、Ca、Sr 或 Ba，x 的取值范围为 0.01 ?0.08，y 的取值范围为0.01?0.1。
[0006]所述铜铱共掺杂的铝铌酸盐中，以Me3Al2Nb2O11为基质，Cu2+和Ir3+是掺杂离子。Me3Al2Nb2O11基质具有较高的热学和力学稳定性，以及良好的光学透明性和较低的声子能量，为发光离子提供了优良的晶场，从而在光电能量转换的过程中产生较少无辐射跃迁，因此，其作为光电转换材料，耗电少，光能转换率高。与普通铝酸盐基质Me3Al2O6相比，铝铌酸盐Me3Al2Nb2O11基质具有更宽的吸收谱，可为激活元素提供更高的激发能量，提高材料的发光效率，实现较高的发光效率。
[0007]对于掺杂离子，Ir3+具有丰富的能级和窄的发射谱线，能级寿命较长，很适合作为发射中心，有较高的发光效率；在该体系中，材料的611nm发光是来自基质材料的SP3杂化轨道电子到Ir3+的5d6电子的能量传递，辐射出的红光发光峰；而Cu2+离子在体系中充当敏化离子，把能量从基质传递到发光离子，提高材料发光效率而不改变发光峰位置。
[0008]优选地，X的取值为0.05，y的取值为0.06。
[0009]优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为80?300nm。
[0010]更优选地,所述发光薄膜的厚度为150nm。
[0011]本发明制备了铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料Me3Al2Nb2O11:xCu2+, ylr3+,以Me3Al2Nb2O11为基质，Cu2+和Ir3+为激活元素，在材料中充当主要的发光中心。本发明提供的铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料(Me3Al2Nb2O11:xCu2+, ylr3+)在611nm位置附近有很强的发光峰。
[0012]第二方面，本发明提供了一种铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料的制备方法，包括以下步骤:
[0013]以摩尔比为3:2:2:x:y的双环戊二烯碱土盐(C5H5)2Me、三甲基铝TMAL、氧化二乙酰丙酮合银Nb0(acac)2、乙酰丙酮铜Cu(acac)2和乙酰丙酮铱Ir(acac)3为反应源；
[0014]在真空度为1.0X 10_2?1.0X KT3Pa的气相沉积设备中，将衬底转速设置为50?1000转/分，通入含有反应源的惰性气体，气流量为5?15SCCm，再通入氧气，在所述衬底上沉积得到所述铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料；
[0015]所述铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料的结构式为Me3Al2Nb2O11:xCu2+, ylr3+，其中，Me为Mg、Ca、Sr或Ba，x的取值范围为0.01?0.08，y的取值范围为0.01?0.1。
[0016]本发明采用金属有机气相沉积设备(MOCVD)制备铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料，以双环戊二烯碱土盐(C5H5) 2Me、三甲基铝TMAL、氧化二乙酰丙酮合铌Nb0(acac)2、乙酰丙酮铜Cu(acac)2和乙酰丙酮铱Ir(acac)3为反应源,通过沉积得到发光材料。
[0017]优选地，双环戊二烯碱土盐为双环戊二烯镁((C5H5)2Mg)、双环戊二烯钙((C5H5)2CaX双环戊二烯锶((C5H5)2Sr)或双环戊二烯钡((C5H5) 2Ba)。
[0018]优选地，X的取值为0.05，y的取值为0.06。
[0019]优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为80?300nm。
[0020]更优选地,所述发光薄膜的厚度为150nm。
[0021]优选地，气相沉积设备的真空度为4.0 X 10_3Pa。
[0022]优选地，衬底为玻璃。
[0023]优选地，衬底的转速设置为300转/分。
[0024]优选地，惰性气体为氩气。
[0025]优选地，含有反应源的惰性气体气流量为lOsccm。
[0026]优选地，氧气的气流量为10?200sccm。
[0027]更优选地，氧气的气流量为120sccm。
[0028]第三方面，本发明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，所述发光层的材质为铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料，所述铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料的结构式为Me3Al2Nb2O11:xCu2+, ylr3+，其中，Me为Mg、Ca、Sr或Ba，x的取值范围为0.01?0.08，y的取值范围为0.01?0.1。
[0029]优选地，X的取值为0.05，y的取值为0.06。
[0030]优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为80?300nm。
[0031]更优选地,所述发光薄膜的厚度为150nm。
[0032]第四方面，本发明提供了一种薄膜电致发光器件的制备方法，包括以下步骤:
[0033]提供清洁的衬底；
[0034]以摩尔比为3:2:2:x:y的双环戊二烯碱土盐、三甲基铝、氧化二乙酰丙酮合铌、乙酰丙酮铜和乙酰丙酮铱为反应源；
[0035]在真空度为1.0X 10_2?1.0X 10_3Pa的气相沉积设备中，将衬底转速设置为50?1000转/分，通入含有反应源的惰性气体，气流量为5?15SCCm，再通入氧气，在所述衬底上沉积得到所述铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料，所述铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料的结构式为Me3Al2Nb2O11:xCu2+，yIr3+，其中，Me为Mg、Ca、Sr或Ba，x的取值范围为0.01?0.08，y的取值范围为0.01?0.1 ;
[0036]继续通入氧气，待冷却后在所述铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料上蒸镀阴极，得到所述薄膜电致发光器件。
[0037]优选地，X的取值为0.05，y的取值为0.06。
[0038]优选地，气相沉积设备的真空度为4.0 X 10_3Pa。
[0039]优选地，衬底为氧化铟锡(ΙΤ0)玻璃。
[0040]优选地，衬底的转速设置为300转/分。
[0041]优选地,惰性气体为氩气。
[0042]优选地，含有反应源的惰性气体气流量为lOsccm。
[0043]优选地，氧气的气流量为10?200sccm。
[0044]更优选地，氧气的气流量为120sccm。
[0045]优选地，阴极为银。
[0046]优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为80?300nm。
[0047]更优选地,所述发光薄膜的厚度为150nm。
[0048]本发明提供的铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料Me3Al2Nb2O11:xCu2+, ylr3+，以Me3Al2Nb2O11为基质，Cu2+和Ir3+是激活元素，在材料中充当主要的发光中心。在611nm位置附近有很强的发光峰，由于这些优越的性能，在发光与显示技术、激光与光电子技术以及探测技术等领域具有诱人的应用前景。此外，本发明提供的铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料的制备方法采用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)，使得到的产品厚度均匀、成膜质量高、缺陷少、发光效率高，并且条件易于控制、有较好的可操作性，可精确控制薄膜的厚度和形状大小。
【附图说明】
[0049]图1为本发明实施例1制备的发光材料的电致发光光谱图；
[0050]图2为本发明实施例1制备的发光材料的XRD图；
[0051]图3为本发明实施例13提供的薄膜电致发光器件的结构示意图；
[0052]图4是本发明实施例13制备的薄膜电致发光器件的电压与电流和亮度关系图。
【具体实施方式】
[0053]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
[0054]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0055]实施例1
[0056]一种铜铱共掺杂的铝铌酸盐发光材料，