专利名称：锰铬共掺杂钨酸锌发光材料、制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锰铬共掺杂钨酸锌发光材料、其制备方法、锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜、其制备方法及薄膜电致发光器件。
背景技木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、エ序简单等优点，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。但是，可应用于薄膜电致发光显示器的锰铬共掺杂钨酸锌发光材料，仍未见报道。
发明内容基于此，有必要提供ー种可应用于薄膜电致发光器件的锰铬共掺杂钨酸锌发光材料、其制备方法、锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜、其制备方法及使用该锰铬共掺杂钨酸锌发光材料的薄膜电致发光器件。一种锰铬共掺杂钨酸锌发光材料，其化学式ZnWO4: xMn4+，yCr3+，其中O. 003 ^ X ^ O. 145，O. 003 彡 y 彡 O. 066。在优选的实施例中，X为O. 015，y为O. 016。一种锰铬共掺杂钨酸锌发光材料的制备方法，包括以下步骤步骤一、根据Znff04:xMn4+, yCr3+各元素的化学计量比称取ZnO，W03，MnO2和Cr2O3粉体并混合均匀，其中O. 003 ^ X ^ O. 145,0. 003彡y彡O. 066 ;步骤ニ、将混合均匀的粉体在900°C 1300°C下烧结O. 5小时 5小时即得到所述锰铬共掺杂钨酸锌发光材料。在优选的实施例中，X为O. 015，y为O. 016。在优选的实施例中，步骤ニ中将混合均匀的粉体在1250°C下烧结3小时。一种锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜，该锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的材料的化学通式为ZnW04:xMn4+，yCr3+，其中ZnWO4是基质，Mn和Cr元素是激活元素，O. 003 ^ x ^ O. 145，O. 003 彡 y 彡 O. 066。在优选的实施例中，X为O. 015，y为O. 016。一种锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的制备方法，包括以下步骤步骤一、根据ZnffO4:xMn4+，yCr3+各元素的化学计量比称取ZnO，W03，MnO2和Cr2O3粉体并混合均匀在900°C 1300 °C下烧结O. 5小时 5小时制成靶材，其中O. 003彡x彡O. 145，O. 003 ^ y ^ O. 066 ;步骤ニ、将步骤一中得到的靶材以及衬底装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体，并将真空腔体的真空度设置为I. OX 10_3Pa I. OX 10_5Pa ;步骤三、调整磁控溅射镀膜エ艺參数为基靶间距为45mm 95mm，磁控溅射工作压强O. 2Pa 4Pa，氩气工作气体的流量为IOsccm 35SCCm，衬底温度为250°C 750°C ;接着进行制膜，得到薄膜样品；步骤四、将步骤三中得到的薄膜样品于500°C 800°C下真空退火处理Ih 3h，得到所述锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜。
在优选的实施例中，步骤一中X为0.015，y为0.016 ;步骤ニ中，真空度为
5.OX 10_4Pa ;步骤三中，基靶间距为60mm，磁控溅射工作压强2Pa，氩气工作气体的流量为25sCCm，衬底温度为500°C ;步骤四中，薄膜样品于600°C下真空退火处理2h。ー种薄膜电致发光器件，该薄膜电致发光器件包括依次层叠的衬底、阳极层、发光层以及阴极层，所述发光层的材料为锰铬共掺杂钨酸锌发光材料，该锰铬共掺杂钨酸锌发光材料的化学式为 Znff04:xMn4+, yCr3+，其中 O. 003≤ x≤ O. 145,0. 003 ≤ y≤ O. 066。上述锰铬共掺杂钨酸锌发光材料(ZnWO4: xMn4+，yCr3+)制成的发光薄膜的电致发光光谱(EL)中，在607nm和629nm波长区都有很强的发光峰，能够得到良好的绿光到蓝光的激发，可应用于薄膜电致发光器件。
图I为ー实施方式的薄膜电致发光器件的结构示意图；图2为实施例I制备的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的电致发光谱图；图3为实施例I制备的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的XRD图
具体实施方式下面结合附图和具体实施例对锰铬共掺杂钨酸锌发光材料、其制备方法、锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜、其制备方法及薄膜电致发光器件进ー步阐明。ー实施方式的锰铬共掺杂钨酸锌发光材料，其化学式为ZnW04:xMn4+，yCr3+，其中O. 003≤X ≤ O. 145，O. 003 ≤ y ≤ O. 066，优选的，x 为 O. 015，y 为 O. 016。该锰铬共掺杂钨酸锌发光材料中ZnWO4是基质，Mn和Cr元素是激活元素，能够得到良好的绿光到蓝光的激发，是电致发光器件的发展材料。上述锰铬共掺杂钨酸锌发光材料的制备方法，包括以下步骤步骤S11、根据ZnTO4:xMn4+，yCr3+各元素的化学计量比称取ZnO，W03，Mn02和Cr2O3粉体，其中 O. 003 ≤ X ≤O. 145，O. 003 ≤ y ≤ O. 066。该步骤中，优选的，X为O. 015，y为O. 016。可以理解，该步骤中也可称取ZnO，W03，MnO2和Cr2O3粉体并混合均匀，其中ZnO的质量百分含量为25% 35%，MnO2的质量百分含量为O. 1% 5%，Cr2O3的质量百分含量为O. I 2%，余量为WO3。优选的，ZnO的质量百分含量为32%，MnO2的质量百分含量为O. 5%, Cr2O3的质量百分含量为O. 5%。步骤S12、将混合均的粉体在900°C 1300°C下烧结O. 5小时 5小时即可得到目
标产物。该步骤中，优选的在1250°C下烧结3小时。—实施方式的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜，该锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的材料的化学通式为ZnWO4:xMn4+, yCr3+,其中ZnWO4是基质，Mn和Cr元素是激活元素，O. 003 ≤ X≤O. 145，O. 003 ≤y ≤ O. 066。优选的，X为 O. 015，y 为 O. 016。上述锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的制备方法，包括以下步骤步骤S21、根据ZnffO4: xMn4+，yCr3+各元素的化学计量比称取ZnO，W03，MnO2和Cr2O3粉体并混合均匀在900°C 1300°C下烧结O. 5小时 5小时制成靶材，其中O. 003 ^ X ^ O. 145，O. 003 彡 y 彡 O. 066。该步骤中，优选的，X为O. 015，y为O. 016。可以理解，该步骤中也可称取ZnO，W03，MnO2和Cr2O3粉体并混合均匀，其中ZnO的质量百分含量为25% 35%，MnO2的质量百分含量为O. 1% 5%，Cr2O3的质量百分含量为O. I 2%，余量为WO3。优选的，ZnO的质量百分含量为32%，MnO2的质量百分含量为O. 5%, Cr2O3的质量百分含量为O. 5%。步骤S22、将步骤S21中得到的靶材以及衬底装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体，并将真空腔体的真空度设置为I. OX 10_3Pa I. OX 10_5Pa。该步骤中，优选的，真空度为5X10_4Pa。步骤S23、调整磁控溅射镀膜エ艺參数为基靶间距为45mm 95mm，磁控溅射工作 压强O. 2Pa 4Pa，氩气工作气体的流量为IOsccm 35sccm，衬底温度为250°C 750°C ；接着进行制膜，得到薄膜样品。该步骤中，优选的基靶间距为60mm，磁控溅射工作压强2Pa，氩气工作气体的流量为25sccm,衬底温度为500°C。步骤S24、将步骤S23中得到的薄膜样品于500°C 800°C下真空退火处理Ih 3h，得到化学通式为ZnW04:XMn4+，yCr3+的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜，其中ZnWO4是基质，Mn 和 Cr 元素是激活元素，O. 003 ^ x ^ O. 145，O. 003 ^ y ^ O. 066。该步骤中，优选的，薄膜样品在600°C下真空退火处理2h。请參阅图1，ー实施方式的薄膜电致发光器100，该薄膜电致发光器件100包括依次层叠的衬底I、阳极层2、发光层3以及阴极层4，所述发光层3的材料为锰铬共掺杂钨酸锌发光材料，该锰铬共掺杂钨酸锌发光材料的化学式为ZnW04:xMn4+，yCr3+，其中
O.003 ^ X ^ O. 145，O. 003 彡 y 彡 O. 066。本发明采用磁控溅射设备，利用锰铬共掺杂钨酸锌发光材料制备锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜(ZnWO4:xMn4+，yCr3+)，得到薄膜的电致发光谱(EL)中，在607nm和629nm位置有很强的发光峰，能够得到良好的绿光到蓝光的激发。下面为具体实施例。实施例I选用纯度为99. 99%的粉体，将质量百分含量为32 %的ZnO，质量百分含量为
O.5 %的MnO2,质量百分含量为O. 5 %的Cr2O3和质量百分含量为67. 45 %的WO3,经过均匀混合后，在1250°C下烧结3小时成直径为50mm，厚度为2mm的陶瓷靶材，并将靶材装入真空腔体内。然后，先后用丙酮、无水こ醇和去离子水超声清洗带氧化铟锡(ITO)的玻璃衬底并用对其进行氧等离子处理，放入真空腔体。把靶材和衬底的距离设定为60mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到5. OX 10_4Pa，氩气的工作气体流量为25SCCm，压强调节为2. OPa,衬底温度为500°C。得到的样品在O. OlPa真空炉中退火2h，退火温度为600°C。然后在发光薄膜上面蒸镀ー层Ag，作为阴扱。本实施例中得到的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的化学通式为ZnW04:0. 015Mn4+，
O.016Cr3+，其中ZnWO4是基质，Mn和Cr元素是激活元素。请參阅图2，图2所示为得到的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的电致发光谱(EL)。由图2可以看出，电致发光谱中，在607nm和629nm波长区都有很强的发光峰，能够得到良好的绿光到蓝光的激发。请參阅图3，图3为实施例I制备的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的XRD曲线，测试对照标准PDF卡片。从图3中可以看出，大部分为钨酸锌的结晶峰，没有出现掺杂元素以及其它杂质的衍射峰。实施例2选用纯度为99. 99%的粉体，将质量百分含量为25 %的ZnO，质量百分含量为O. I %的MnO2,质量百分含量为2 %的Cr2O3和质量百分含量为72. 99 %的WO3,经过均匀混合后,在900°C下烧结5小时制成直径为50mm,厚度为2mm的陶瓷祀材,并将祀材装入真空腔体内。然后，先后用丙酮、无水こ醇和去离子水超声清洗带ITO的玻璃衬底，并用对其进行氧等离子处理，放入真空腔体。把靶材和衬底的距离设定为45mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到I. OX 10_3Pa，氩气的工作气体流量为lOsccm，压强调节为O. 2Pa，衬底温度 为250°C。得到的样品在O. OlPa真空炉中退火lh，退火温度为500°C。然后在发光薄膜上面蒸镀ー层Ag，作为阴扱。本实施例中得到的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的化学通式为ZnW04:0 . 00 3Mn4+，O. 066Cr3+，其中ZnWO4是基质，Mn和Cr元素是激活元素。实施例3 选用纯度为99. 99 %的粉体，将质量百分含量为35 %的ZnO，将质量百分含量为5 %的MnO2,将质量百分含量为O. I %的Cr2O3和将质量百分含量为59. 99 %的WO3,经过均匀混合后，在1300°C下烧结O. 5小时制成直径为50mm,厚度为2mm的陶瓷祀材,并将祀材装入真空腔体内。然后，先后用丙酮、无水こ醇和去离子水超声清洗带ITO的玻璃衬底，并用对其进行氧等离子处理，放入真空腔体。把靶材和衬底的距离设定为95mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到I. OX 10_5Pa，氩气的工作气体流量为35SCCm，压强调节为4. OPaJi底温度为750°C。得到的样品在O. OlPa真空炉中退火3h，退火温度为800°C。然后在发光薄膜上面蒸镀ー层Ag，作为阴扱。本实施例中得到的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的化学通式为ZnW04:0. 145Mn4+，
O.003Cr3+，其中ZnWO4是基质，Mn和Cr元素是激活元素。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种锰铬共掺杂钨酸锌发光材料，其特征在于其化学式为ZnW04:XMn4+，yCr3+，其中O. 003 ^ X ^ O. 145，O. 003 彡 y 彡 O. 066。
2.根据权利要求I所述的锰铬共掺杂钨酸锌发光材料，其特征在于，X为O.015，y为O. 016。
3.—种锰铬共掺杂钨酸锌发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤一、根据ZnWO4:xMn4+，yCr3+各元素的化学计量比称取ZnO，W03，MnO2和Cr2O3粉体并混合均匀，其中O. 003 ^ X ^ O. 145，O. 003彡y彡O. 066 ； 步骤ニ、将混合均匀的粉体在900°C 1300°C下烧结O. 5小时 5小时即得到所述锰铬共掺杂钨酸锌发光材料。
4.根据权利要求3所述的锰铬共掺杂钨酸锌发光材料的制备方法，其特征在干，X为O. 015，y 为 O. 016。
5.根据权利要求3所述的锰铬共掺杂钨酸锌发光材料的制备方法，其特征在干，步骤ニ中将混合均匀的粉体在1250°C下烧结3小时。
6.一种锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜，其特征在干，该锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的材料的化学通式为ZnW04:xMn4+，yCr3+，其中ZnWO4是基质，Mn和Cr元素是激活元素，O. 003 ^ X ^ O. 145，O. 003 彡 y 彡 O. 066。
7.根据权利要求6所述的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜，其特征在于，X为O.015，y为O. 016。
8.—种锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤一、根据ZnWO4: xMn4+, yCr3+各元素的化学计量比称取ZnO，WO3,MnO2和Cr2O3粉体并混合均匀在900。。 1300°C下烧结O. 5小时 5小时制成靶材，其中O. 003 ^ x ^ O. 145，O. 003 彡 y 彡 O. 066 ； 步骤ニ、将步骤一中得到的靶材以及衬底装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体，并将真空腔体的真空度设置为I. OX IO-3Pa I. OX IO-5Pa ； 步骤三、调整磁控溅射镀膜エ艺參数为基靶间距为45mm 95mm，磁控溅射工作压强O. 2Pa 4Pa，氩气工作气体的流量为IOsccm 35sccm，衬底温度为250°C 750°C ;接着进行制膜，得到薄膜样品； 步骤四、将步骤三中得到的薄膜样品于500°C 800°C下真空退火处理Ih 3h，得到所述锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜。
9.根据权利要求8所述的锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜的制备方法，其特征在于，步骤一中X为O. 015，y为O. 016 ;步骤ニ中，真空度为5. OX KT4Pa ;步骤三中，基靶间距为60mm，磁控溅射工作压强2Pa，氩气工作气体的流量为25SCCm，衬底温度为500°C ;步骤四中，薄膜样品于600°C下真空退火处理2h。
10.ー种薄膜电致发光器件，该薄膜电致发光器件包括依次层叠的衬底、阳极层、发光层以及阴极层，其特征在于，所述发光层的材料为锰铬共掺杂钨酸锌发光材料，该锰铬共掺杂钨酸锌发光材料的化学式为ZnW04:xMn4+，yCr3+，其中O. 003 ^ x ^ O. 145，O. 003 彡 y 彡 O. 066。
全文摘要
一种锰铬共掺杂钨酸锌发光材料，其化学式为ZnWO4:xMn4+，yCr3+，其中0.003≤x≤0.145，0.003≤y≤0.066。该锰铬共掺杂钨酸锌发光材料制成的发光薄膜的电致发光光谱(EL)中，在607nm和629nm波长区都有很强的发光峰，能够得到良好的绿光到蓝光的激发。本发明还提供该锰铬共掺杂钨酸锌发光材料的制备方法锰铬共掺杂钨酸锌发光薄膜、其制备方法及薄膜电致发光器件。
文档编号H05B33/14GK102863957SQ201110191460
公开日2013年1月9日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者周明杰, 王平, 陈吉星, 黄辉 申请人: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