一种钪钛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，尤其涉及一种筑铁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（阳Ds)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（T阳LD)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，筑铁酸盐发光材料仍未见 报道。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供了一种筑铁酸盐发光材料，本发明提供的筑铁酸 盐发光材料优选为筑铁酸盐发光薄膜，本发明还提供了该筑铁酸盐发光材料的制备方法和 应用。
[0005] 第一方面，本发明提供了一种筑铁酸盐发光材料，所述筑铁酸盐发光材料的结构 式为RaScaTisOia ;x訊3+，7化3+，其中，R为A1，Ga，In或Tl，x的取值范围为0. 01~0. 05，y的 取值范围为0.005~0.03。
[0006] 所述筑铁酸盐发光材料，R2SC2Ti3〇i2为基质，sb3+和化为激活元素，R2SC2Ti3〇i2基 质材料的禁带宽度为3. 3eV，禁带宽，可W有效的防止高场离化和弛豫；还具有较高的热学 和力学稳定性，W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； 此外，RsScsTisO。基质材料具有很高的场输运性能，可W将吸收的能量传递给发光中也，使 其发光。
[0007] 訊和化惨杂进入基质材料中Sc3+的晶格位置，构成发光中也；訊是典型的可 能具有高亮度宽带发射的s2构型发光离子；化3+的发射光谱由蓝光发射和绿光发射两部分 组成，基质吸收激发能后，将能量有效的传递给化3+，使化从基态跃迁到相应的激发态，然 后化又通过与周围晶格作用，快速弛豫到而能级，可发生听一中j.福射跃迁（即蓝光发 射)，490nm的谱峰对应 5〇3 -中3 ;此外，在体系中通过化化之间的交叉弛豫或高能多声 子过程弛豫化也可W到达5〇4激发态，然后发生 5〇4 -中j.的福射跃迁巧P绿光发射)，580皿 的谱峰对应于5〇4 -中4跃迁；另一方面，Sb3+与化3+之间存在着较大的光谱重叠，化3+蓝光 区域的激发峰包含在訊的发射峰内，该一现象为将能量由訊传递给化提供了可能。 [000引优选地，所述筑铁酸盐发光材料的结构式中X的取值为0. 03, y的取值为0. 01。
[0009] 第二方面，本发明提供了一种筑铁酸盐发光材料的制备方法，包括W下步骤：
[0010] (1)制备组成为R203 ? Sc2〇3 ? 3Ti〇2 ? X訊〇2 ? y/4Tb4〇7的陶瓷祀材，其中，R为 A1，Ga，In或T1，X的取值范围为0. 01~0. 05, y的取值范围为0. 005~0. 03 ;
[0011] (2)将衬底和所述陶瓷祀材置于脉冲激光沉积设备的真空锻膜室中，在衬底上沉 积得到发光材料前体；
[0012] (3)将所述发光材料前体进行退火处理，得到筑铁酸盐发光材料，所述筑铁酸盐 发光材料的结构式为R2Sc2Ti3〇i2 ;X訊3+，^b3+，其中，R为Al，Ga，In或T1，X的取值范围为 0. 01~0. 05, y的取值范围为0. 005~0. 03。
[001引步骤（1)中所述陶瓷祀材的组成为R2化? Sc203 ? 3Ti化? X訊化? y/4化407,组成表 达式借鉴了娃酸盐玻璃W及水泥行业关于组成的氧化物表达法，其具体含义为：所述陶瓷 祀材中含有R203- SC203 - Ti02-訊化一化407该五种氧化物构成的复杂的铁酸盐和筑铁酸 盐；所述陶瓷祀材中可能还含有氧化物R203, SC203, Ti02,訊02,化407中的一种或多种；所述 陶瓷祀材的材质为铁酸盐、筑铁酸盐W及氧化物组成的混合物，混合物的组成满足表达式 尺203 ? SC203 ? 3Ti02 ? X訊02 ? 7/4化407中元素的配比要求。
[0014] 优选地，步骤（1)中制备所述陶瓷祀材的步骤包括；称取R2化，Sc2〇3, Ti化，訊化和 化4〇7粉体均匀混合得到混合物，所述混合物在9〇(TC~130(TC下烧结形成陶瓷祀材；所述 混合物中R203, Sc2〇3, Ti〇2,訊〇2和化4〇7的摩尔比为1 :1 :3 ;X巧/4,其中，R为A1，Ga，In或 T1，X的取值范围为0. 01~0. 05, y的取值范围为0. 005~0. 03。
[00巧]优选地，所述混合物中R203, Sc2〇3, Ti〇2,訊〇2和化4〇7的摩尔比为1 :1 :3 ;〇. 03 : 0. 0025,其中，R为A1，Ga，In或T1 ;所述烧结工艺采用的烧结温度为125(TC。
[0016] 优选地，步骤（1)中所述陶瓷祀材的制备方法还可W为：采用液相法制备符合祀 材组成配比的共惨杂粉体，所述粉体中可W含有可经锻烧去除的杂质元素，然后烧结得到 所述陶瓷祀材。
[0017] 优选地，步骤（1)中得到的陶瓷祀材的尺寸为O50X2mm，致密度为98%。
[0018] 优选地，步骤（2)中所述衬底为钢锡氧化物玻璃（IT0)、惨氣氧化锡玻璃（FT0)、惨 铅的氧化锋（AZ0)玻璃或惨钢的氧化锋（IZ0)玻璃，更优选为IT0玻璃。
[0019] 优选地，步骤（2)中所述激光脉冲沉积过程的工艺参数为；基祀间距为45mm~ 95mm，真空度为1. 0X 1〇-3~1. 0X 10-中a,衬底温度为25(TC~75(TC，脉冲激光的频率为 5化~15化，脉冲激光的能量为80mJ~300mJ，W氧气为辅助气体，氧气流量为lOsccm~ 40sccm,氧压为0. 5化~5Pa〇
[0020] 更优选地，所述基祀间距为60mm。
[0021] 更优选地，所述衬底温度为50(TC。
[0022] 更优选地，所述真空度为5. 0 X 1〇-中a。
[0023] 更优选地，所述脉冲激光的频率为10化。
[0024] 更优选地，所述脉冲激光的能量为150mJ。
[00巧]更优选地，所述氧气流量为20sccm，所述氧压为3Pa〇
[0026] 优选地，步骤（3)中所述退火处理的方式为；在衬底上沉积发光材料前体后，调整 真空锻膜室内的真空度为0.0 OlPa~0.1 Pa，在50(TC~80(TC下退火处理1~3小时，其 中，退火气氛为氧气。
[0027] 更优选地，所述真空度为0.0 lPa，退火温度为60(TC，退火时间为化。
[002引优选地，步骤（3)中所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为80nm~ 300nm。
[0029] 所述筑铁酸盐发光材料采用脉冲激光沉积制备，具有良好的保成分性，可制备和 祀材成分一致的多元化合物薄膜；而且沉积速率高，试验周期短，衬底温度要求低，制备的 薄膜均匀；另一方面，工艺参数可任意调节，对祀材的种类没有限制，使用范围广，可W大规 模生产，自动化程度高。
[0030] 第H方面，本发明提供了一种薄膜电致发光器件，包括依次层叠设置的衬底、阳 极、发光层和阴极，所述发光层的材质为筑铁酸盐发光材料，所述筑铁酸盐发光材料的结构 式为RaScaTisOia ;x訊3+，7化3+，其中，R为Al，Ga，In或Tl，x的取值范围为0. 01~0. 05，y的 取值范围为0.005~0.03。
[0031] 优选地，所述筑铁酸盐发光材料的结构式中X的取值为0. 03, y的取值为0. 01。
[0032] 优选地，所述发光层为发光薄膜，所述发光层的厚度为80nm~300nm。
[0033] 优选地，所述阴极为银（Ag)。
[0034] 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W下步骤：
[0035] ( 1)提供具有阳极的衬底；
[0036] (2)在所述阳极表面通过脉冲激光沉积的方式制备发光层，所述发光层的材质为 筑铁酸盐发光材料，所述筑铁酸盐发光材料的结构式为R2Sc2Ti3〇i2 :x訊3+，yTb3+，其中，R为 A1，Ga，In或T1，X的取值范围为0. 01~0. 05, y的取值范围为0. 005~0. 03 ;
[0037] (3)在所述发光层的表面蒸锻阴极，得到所述薄膜电致发光器件。
[0038] 优选地，所述筑铁酸盐发光材料的结构式中X的取值为0. 03, y的取值为0. 01。
[0039] 优选地，所述发光层为发光薄膜，所述发光层的厚度为80nm~300nm。
[0040] 优选地，步骤（2)中所述发光层的制备包括W下步骤：
[0041] (a)制备组成为R203 ? Sc2〇3 ? 3Ti〇2 ? X訊〇2 ? y/4Tb4〇7的陶瓷祀材，其中，R为 A1，Ga，In或T1，X的取值范围为0. 01~0. 05, y的取值范围为0. 005~0. 03 ;
[0042] (b)将衬底和所述陶瓷祀材置于脉冲激光沉积设备的真空锻膜室中，在衬底上沉 积得到发光材料前体；
[0043] (C)将所述发光材料前体进行退火处理，得到筑铁酸盐发光材料，所述筑铁酸盐 发光材料的结构式为R2Sc2Ti3〇i2 ;x訊3+，^b3+，其中，R为Al，Ga，In或T1，X的取值范围为 0. 01~0. 05, y的取值范围为0. 005~0. 03。
[0044] 优选地，步骤（a)中制备所述陶瓷祀材的步骤包