专利名称：一种短波紫外激发的蓝光发光材料及其制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蓝光发光材料，具体说，是涉及一种短波紫外激发 的蓝光发光材料及其制备和应用。
背景技术：
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，
同时也由于三基色光发光器件(LED)、激光二极管(LD)、真空荧光显示器(VFD) 以及最近新发展最有潜力的场发射平板显示器(FED)等巨大市场需求，促进了 人们对III-V族和II-VI族半导体材料的研究。
氧化锌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，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。另外，氧化锌是一种具有纤锌矿结构的六方晶 体，根据能带结构，氧化锌晶体内部的晶格缺陷或掺杂的杂质对它的电学和光 学性质会产生巨大的影响。研究发现氧化锌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。
近年来，在氧化锌中掺杂主族元素制备发光材料的研究引起了科学界的高 度重视。研究发现由于锦、锌元素的电负性、原子半径等相差不大，钙很有 可能掺杂进入氧化锌的晶格当中造成缺陷引起氧化锌体系的光电性质发生明 显的改变；但是，钙的稳定性与生长温度之间存在明显的差异，在氧化锌的制 备过程中，钙的掺杂是很困难的。如何使用简单制备方法使钙能有效掺杂进入 氧化锌的晶格，得到短波紫外激发的蓝光发光材料是目前科学界亟需解决的一 个难题。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述亟需解决的难题，提供一种短波紫外激发的
蓝光发光材料一ZnO:xCa，yCl及其一种工艺简单、成本低廉的制备方法和其应 用范围。
为达到上述发明目的，本发明通过以下技术方案予以实现
一种短波紫外激发的蓝光发光材料，其组成由以下通式表示 ZnO:xCa,yCl，其中0.01^x^0.1; 0.005 <yS 0.01。
上述x值由氯化钙与锌源的摩尔比决定，y值由EDX测定得到，测试条 件为电压20kV，放大倍数200，釆集时间3分钟。
上述短波紫外激发的蓝光发光材料一ZnO:xCa，yCl的制备方法包括以下步
1) 称取锌源及氯化钩原料，锌源与氯化钩的摩尔比为l:x, 0.01^x^0.1;
2) 将上述原料在通风橱中研磨30 40分钟，得前驱物；
3) 将上述前驱物置马弗炉于950 105(TC下烧结1~2小时；
4) 研磨5 10分钟，即得目标产物。
上述锌源为固体，在空气中稳定，不易吸潮且在高温下易于转变为相应的 氧化物，例如所述锌源可以为硫化锌、氧化锌或醋酸锌。其中，锌源以含硫 原子或单质硫最好，因为含硫的锌源经过高温烧结很容易转变为氧化锌，在此 过程中容易实现钙离子的掺杂。
因为性能测试结果表明，本发明的短波紫外激发的蓝光发光材料在250 270 nm的短波紫外区有很强的吸收，在350 ~ 550 nm有很强的发射，所以所 述发光材料可用于蓝色灯用荧光粉、阴极射线管(CRT)、真空荧光显示華(VFD) 等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
1) 实现了钩有效掺杂进入氧化锌的晶格，得到以氧化锌作为基质、掺杂 的钙所造成的晶格缺陷为发光中心的短波紫外激发的蓝光发光材料。
2) 制备工艺简单易搡作，原料价廉易得，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。
图1为本发明的短波紫外激发的蓝光发光材料一ZnO:xCa,yCl的XRD图； 图2为本发明的短波紫外激发的蓝光发光材料一ZnO:xCa,yCl的荧光光谱图。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的 内容而非限制本发明的保护范围 实施例1
称取0.02 mol ZnS和0.002 mol CaCl2 (锌源与氯化钾的摩尔比为1:0.1); 在通风橱中研磨30~40分钟，得前驱物；将所得前驱物置马弗炉于950- 1050 t:下烧结l 2小时；研磨5-10分钟，即得一种短波紫外激发的蓝光发光材 料，其组成为ZnO:xCa，yCl， x-O.l, "0.005。
所得样品的y值由EDX测定得到，测试条件为电压20 kV，放大倍数200， 采集时间3分钟。
所得样品的XRD图(测试条件为电压40kV，电流40 mA，扫描速度 8。/min)表明样品主相为氧化锌，即，所得发光材料是以氧化锌作为基质(见 图l所示)。
所得样品的荧光光谱图(测试条件为^x=254nm,人训=430腿，狭缝宽 度5nm,电压420V，扫描速度600 nm/min )表明该发光材料在250 ~ 270 nm 的短波紫外区有很强的吸收，在350 550nm有很强的发射(见图2所示)。
实施例2
称取0.02 mol ZnS和0.001 mol CaCl2 (锌源与氯化锦的摩尔比为1: 0.05 );
在通风橱中研磨30 ~ 40分钟，得前驱物；将所得前驱物置马弗炉于950 ~ 1050 'C下烧结l-2小时；研磨5 10分钟，即得一种短波紫外激发的蓝光发光材 料，其组成为ZnO:xCa,yCl, x = 0.05, y = 0.007。 实施例3
称取0.02 mol ZnS和0.0002 mol CaCl2(锌源与氯化钩的摩尔比为1: 0.01); 在通风橱中研磨30-40分钟，得前驱物；将所得前驱物置马弗炉于950- 1050X:下烧结l 2小时；研磨5 10分钟，即得一种短波紫外激发的蓝光发光材 料，其组成为ZnO:xCa，yCl， x = 0.01, y = 0.006。 实施例4
称取0.02 mol ZnO和0.002 mol CaCl2 (锌源与氯化锦的摩尔比为1:0.1); 在通风橱中研磨30-40分钟，得前驱物；将所得前驱物置马弗炉于950- 1050 匸下烧结1 2小时；研磨5 10分钟，即得一种短波紫外激发的蓝光发光材 料，其组成为ZnO:xCa,yCl, x = 0.1, y = 0.009。
实施例5
称取0.02 mol ZnO、 0.02 mol S和0.002 mol CaCl2 (锌源与氯化钙的摩尔 比为1:0.1);在通风橱中研磨30 40分钟，得前驱物；将所得前驱物置马弗 炉于950 1050。C下烧结1~2小时；研磨5 10分钟，即得一种短波紫外激 发的蓝光发光材料，其组成为ZnO:xCa，yCl, x = 0.1， y = 0.008。
实施例6
称取0.02 mol Zn(Ac)2和0.002 mol CaCl2 (锌源与氯化钩的摩尔比为1: 0.1);在通风橱中研磨30~40分钟，得前驱物；将所得前驱物置马弗炉于950~ 105(TC下烧结1~2小时；研磨5 10分钟，即得一种短波紫外激发的蓝光发 光材料，其组成为ZnO:xCa,yCl, x = 0.1, y = 0.01。
实施例7
称取0.02 mol Zn(Ac)2、 0.02 mol S和0.002 mol CaCl2 (锌源与氯化钩的摩 尔比为1:0.1);在通风橱中研磨30 40分钟，得前驱物；将所得前驱物置马 弗炉于950 1050。C下烧结1~2小时；研磨5 10分钟，即得一种短波紫外 激发的蓝光发光材料，其组成为ZnO:xCa，yCl， x = 0.1, y = 0.006。
权利要求
1.一种短波紫外激发的蓝光发光材料，其特征在于，其组成通式为ZnO:xCa，yCl，其中0.01≤x≤0.1；0.005≤y≤0.01。
2. —种权利要求1所述的短波紫外激发的蓝光发光材料的制备方法，其 特征在于，所述方法包括以下步骤1) 称取锌源及氯化钙原料，锌源与氯化钙的摩尔比为l:x, 0.01^x^0.1;2) 将上述原料在通风橱中研磨30 40分钟，得前驱物；3) 将上述前驱物置马弗炉于950 105(TC下烧结1 ~2小时；4) 研磨5~10分钟，即得目标产物。
3. 根据权利要求2所述的短波紫外激发的蓝光发光材料的制备方法，其 特征在于，所述锌源为固体，在空气中稳定，不易吸潮且在高温下易于转变为 相应的氧化物。
4. 根据权利要求3所述的短波紫外激发的蓝光发光材料的制备方法，其 特征在于，所述锌源含硫原子或单质硫。
5. 根据权利要求4所述的短波紫外激发的蓝光发光材料的制备方法，其 特征在于，所述锌源为硫化锌或单质硫与氧化锌或醋酸锌的混合物。
6. 根据权利要求5所述的短波紫外激发的蓝光发光材料的制备方法，其 特征在于，所述单质硫与氧化锌或醋酸锌的混合摩尔比为1:1。
7. —种权利要求1所述的短波紫外激发的蓝光发光材料的应用，其特征 在于，所述发光材料用于蓝色灯用荧光粉、阴极射线管或真空荧光显示器。
全文摘要
本发明公开了一种短波紫外激发的蓝光发光材料，其组成为ZnO:xCa，yCl，其中0.01≤x≤0.1；0.005≤y≤0.01。所述发光材料-ZnO:xCa，yCl的制备方法如下称取锌源及氯化钙原料，在通风橱中研磨30～40分钟，得前驱物；然后将前驱物置马弗炉于950～1050℃下烧结1～2小时；最后研磨5～10分钟即可。本发明的发光材料在250～270nm的短波紫外区有很强的吸收，在350～550nm有很强的发射，可用于蓝色灯用荧光粉、阴极射线管、真空荧光显示器等。本发明的制备工艺简单易操作，原料价廉易得。
文档编号C09K11/54GK101104798SQ20071004464
公开日2008年1月16日 申请日期2007年8月7日 优先权日2007年8月7日
发明者余锡宾, 杨广乾, 陶振卫 申请人:上海师范大学