专利名称：氧化锌基发光材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种氧化锌基发光材料及其制备方法。
背景技术：
ZnO作为一种新型的II - VI族直接宽带隙半导体材料，在室温下具有很高的激子束缚能60meV和良好的C轴择优取向的六角纤锌矿结构，其较大的禁带宽度3. 37eV具有广泛的发光域值范围和良好的光、热稳定性，在大气中不易被氧化，这些特性使它具备了在室温下甚至更高温度下工作的特点。此外，氧化锌还具有导电性好、抗辐射能力强、容易成膜等优点。但是，就目前的氧化锌基发光材料而言，仍存在发光亮度弱、发光效率低的问题，因此，如何增强所制备氧化锌薄膜的紫外发光强度一直是材料学和微电子学领域中半导体发光材料研究的重要内容。
发明内容
有鉴于此，需要提供一种发光效率高、亮度高的氧化锌基发光材料及其制备方法。一种氧化锌基发光材料，其包括氧化锌发光基质以及掺杂于所述氧化锌发光基质中的金属粒子，所述发光材料的化学组成表示为SiO Mx，其中M表示金属粒子，X为金属粒子与ZnO的摩尔比例，X的取值范围为0. 00002 0. 01。以及，一种氧化锌基发光材料的制备方法，其包括如下步骤按化学组成SiO Mx中元素的摩尔比例提供锌离子的源化合物及金属粒子M，x的取值范围为0. 00002 0. 01 ；在锌离子的源化合物中加入稳定剂和金属粒子M，用溶剂溶解，在40-70°C温度下水浴搅拌4-8小时后，得到前驱体溶液；将所得的前驱体溶液在50 80°C温度下陈化56 90小时，得到化学组成为 ZnO Mx的胶体；将S1O Mx胶体进行热处理，形成所述氧化锌基发光材料。在上述氧化锌基发光材料及其制备方法中，通过在氧化锌发光基质中掺杂金属粒子，利用金属粒子产生等离子体效应，使氧化锌薄膜的内量子效率大大提高，进而有效增强了氧化锌薄膜的紫外发光强度和发光亮度。另外，该氧化锌基发光材料可通过液相合成法和热处理即可制得发光材料，该制备方法简单易控制，对设备要求低，成本低，利于工业化生产，具有广阔的生产应用前景。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明实施例的氧化锌基发光材料的制备方法流程图。图2显示本发明实施例1所制备ZnO = A^cicm薄膜在阴极射线7KV电压激发下的光谱图a，以及同等条件下未加入金属粒子的ZnO薄膜的光谱图b，图中光谱图是采用岛津 RF-5301PC光谱仪分析得出。
具体实施例方式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。本发明实施例提供一种氧化锌基发光材料，其包括氧化锌发光基质以及掺杂于所述氧化锌发光基质中的金属粒子，该发光材料的化学组成表示为SiO Mx，其中M表示金属粒子，X为金属粒子与SiO的摩尔比例，X的取值范围为0. 00002 0. 01。其中，发光材料可以为荧光粉末形式或者是荧光薄膜的形式，根据具体应用需求而变化。当采用荧光粉末的形式时，荧光粉的粒度为100纳米 5微米。当采用薄膜的形式时，薄膜的厚度为100纳米 2微米。氧化锌发光基质具有广泛的发光域值范围和良好的光、热稳定性，在大气中不易被氧化，这些特性使它具备了在室温下甚至更高温度下工作的特点。此外，氧化锌还具有导电性好、抗辐射能力强、容易成膜等优点。另外，氧化锌发光基质可与金属粒子一起通过液相合成法(包括水浴和陈化等步骤)形成，有利于金属粒子均勻地分散掺杂于氧化锌发光基质中。所述金属粒子的材质选用能产生等离子体效应的金属，可以是贵金属，例如为Ag、 Au、Pt、Pd中的至少一种。这些金属都具有较好的导电性能，对化学药品的抵抗力相当大， 在一般条件下不易引起化学反应，不易受腐蚀，化学物理性能较稳定。而且，在氧化锌发光基质中，金属材质以粒子形式掺杂于氧化锌发光基质中，能产生等离子体效应，利用等离子体的耦合效应，使氧化锌薄膜的内量子效率大大提高，进而有效增强了氧化锌薄膜的紫外发光强度和发光亮度。金属粒子的粒径优选为20纳米-100纳米，即采用纳米级金属粒子，这种金属纳米粒子可通过液相合成法与氧化锌粒子一起烧结形成。如上所述，通过液相合成法，有利于金属粒子均勻地分散掺杂于氧化锌发光基质中，更有效地发挥金属粒子等离子体的耦合效应，能实现均勻、更高发光强度和发光亮度。纳米级金属粒子的形状可以是球形颗粒或类球形颗粒，球形颗粒或类球形金属颗粒具有较高的堆积密度和比表面积，可更加充分有效地发挥其等离子体的耦合效应。金属粒子与氧化锌基质的摩尔比例，即χ的取值范围优选为0. 00005 0. 007，χ 的取值在此范围内，不仅能发挥金属粒子的上述等离子体的耦合效应，而且能保证氧化锌基质具有良好的发光性能。此外，如上所述，该发光材料可通过液相合成法制备，然后可通过旋转涂敷形成薄膜形式或干燥成粉等形式，尺寸、形貌可控，有利于工业化广泛应用。请参阅图1，说明本发明实施例的氧化锌基发光材料的制备方法的流程，该制备方法包括如下步骤S01，按化学组成SiO Mx中元素的摩尔比例提供锌离子的源化合物及金属粒子 Μ, χ的取值范围为0. 00002 0. 01 ；S02，在锌离子的源化合物中加入稳定剂和金属粒子Μ，用溶剂溶解，在40_70°C温度下水浴搅拌4-8小时后，得到前驱体溶液；S03，将所得的前驱体溶液在50 80°C温度下陈化56 90小时，得到化学组成为 ZnO Mx的胶体；S04，将SiO Mx胶体进行热处理，形成所述氧化锌基发光材料。步骤SOl中，锌离子的源化合物采用可溶性的锌盐，例如，可选自水合醋酸锌、水合硝酸锌、水合氯化锌、水合硫酸锌中的至少一种。金属粒子的原料选自贵金属材质的胶粒，或者贵金属可溶于水或乙醇的盐。金属材质可以是但不限于Ag、Au、Pt、Pd中的至少一种，即可采用Ag、Au、Pt、Pd胶粒中的至少一种。贵金属溶于水和乙醇的盐可以是但不限于AgN03、HAuCl4, H2PtCl6, H2PdCl4中的至少一种，各金属离子的浓度范围为0. 001mol/L 0. lmol/L。贵金属粒子溶胶可采用纳米胶粒，例如可以是但不限于Ag、Au、Pt、Pd的纳米胶粒。χ的取值范围优选为0. 00005 0. 007。步骤S02中，稳定剂可采用醇胺类，例如，可选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种。溶剂为醚或醇溶液，例如，可以是但不限于乙二醇甲醚或乙醇溶液，当采用乙醇溶液时，乙醇与去离子水的比例为3 7 1。其中，稳定剂与锌离子的摩尔比为1 1 3 1。步骤S02中，具体地，可先加入稳定剂，再加入金属粒子溶液，用乙二醇甲醚或醇水溶液做溶剂配置成预定体积的溶液，然后于40 70°C水浴搅拌4 他后得到均勻的前驱体溶液。步骤S03为陈化过程，可在烘箱中进行，在此过程中，金属粒子均勻掺杂于氧化锌基质中，并形成胶体。热处理可包括干燥和烧结过程，在步骤S04的一个具体实施方式
中，热处理可包括如下过程将陈化好的SiO Mx胶体在100 150°C温度下烘干50小时 100小时，再以1°C 5°C /min的升温速度升至700 1200°C，保温烧结1 3小时，得到氧化锌基发光材料。此过程获得氧化锌基发光材料是以荧光粉形式存在的，所述粉体的粒径为100纳米 5微米。热处理也可不进行预先干燥过程，而直接进行烧结过程。在步骤S04的另一个具体实施方式
中，热处理可包括如下过程将陈化好的 ZnO Mx胶体进行镀膜，旋转涂敷3 10次，每次涂敷完后将薄膜在100 150°C温度下烘干5 30分钟，将旋涂成型的薄膜以1°C 5°C /min的升温速度升至700 1200°C，保温烧结1 3小时，得到薄膜形式的氧化锌基发光材料，所述薄膜的厚度为100纳米 2微米。具体应用时，旋转涂敷可作用于一基板表面上，例如制作显示或发光器件的发光基板等需要涂覆的元件表面上，以在这些基板表面形成上述成分的氧化锌发光薄膜，构成发光元件。在氧化锌基发光材料的制备方法中，通过液相合成法，将金属粒子与氧化锌基质一起烧结形成，这样可提高金属粒子在氧化锌基质中的掺杂均勻性，提高其发光效率和发光亮度。而且液相合成法制备步骤简单易控制，对设备要求低，成本低，利于工业化生产，具有广阔的生产应用前景。下面通过具体化合物实例来举例说明氧化锌基发光材料的不同组成及其制备方法，以及其性能等方面。实施例1室温下，准确称取2. 1916g Zn(CH3COO)2 · 2Η20、0· 64mL C2H7NO 置于容器中，加入乙二醇甲醚至50mL，加入0. Iml浓度为0. 01mol/L的AgNO3溶液，于60°C水浴条件下搅拌 4h后，得到澄清的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于50°C烘箱中陈化70h，形成均勻的 ZnOiAg0 0001 胶体。将得到的ZnO = A^cicm胶体进行旋转涂敷6次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C 烘箱中烘干15分钟，再将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以3°C /min的升温速度升至 1000°C，保温烧结3小时，得到厚度为1微米的发光薄膜ZnO = A^cicitllt5以实施例1所制备ZnO = A^icicitll薄膜为例，比较其与未加入金属粒子的ZnO薄膜的发光强度。请参阅图2，分别显示本实施例1所制备SiO = Agacitltll薄膜在阴极射线7KV电压激发下的光谱图a，以及同等条件下未加入金属粒子的ZnO薄膜的光谱图b。由图可知，本实施例1的ZnO = A^cicm薄膜的发光强度明显高于未加入金属粒子的ZnO薄膜的发光强度。 以下实施例中其它金属粒子的发光薄膜的发光强度与此类似，下面不再赘述。实施例2室温下，准确称取2. 0444g ZnCl2 · 2H20、4. 32mL C4H11NO2置于容器中，加入体积比为3 1的乙醇和水的混合溶液至50mL，加入0. 3ml浓度为0. 001mol/L的Ag纳米胶粒溶液，于70°C水浴条件下搅拌他后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C 烘箱中陈化70h，形成均勻的ZnO = A^cicicici2胶体。将得到的ZnO = A^cicicitl2胶体进行旋转涂敷6次，每次涂敷完后将薄膜置于100°C 烘箱中烘干30分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以5°C /min的升温速度升至 1200°C，保温烧结2小时，得到厚度为1微米的发光薄膜ZnO = A^1.实施例3室温下，准确称取0. 5479g Zn (CH3COO)2 · 2H20、0. 66mL C6H15O3N 置于容器中，加入体积比为4 1的乙醇和水的混合溶液至50mL，加入2. 5ml浓度为0. 001mol/L的Ag纳米胶粒溶液，于40°C水浴条件下搅拌证后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于50°C烘箱中陈化90h，形成均勻的ZnO = A^icicil胶体。将得到的ZnO = A^cm胶体进行旋转涂敷3次，每次涂敷完后将薄膜置于150°C烘箱中烘干5分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以1°C /min的升温速度升至700°C， 保温烧结3小时，得到厚度为100纳米的发光薄膜ZnO:A^1.■。实施例4室温下，准确称取1. 0958g Zn (CH3COO) 2 · 2H20、0. 63mL C2H7NO置于容器中，加入体积比为5 1的乙醇和水的混合溶液至50mL,加入0. 5ml浓度为0. lmol/L的H2PdCl4溶液， 于50°C水浴条件下搅拌他后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化80h，形成均勻的ZnO = Pdatll胶体。将得到的SiO = Pdatll体进行旋转涂敷10次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以4°C /min的升温速度升至1200°C， 保温烧结1小时，得到厚度为2微米的发光薄膜ai0:Pda(ll。实施例5室温下，准确称取2. 9749g Zn (NO3)2 · 6Η20、0· 64mL C2H7NO置于容器中，加入溶剂乙二醇甲醚至50mL，加入0. 5ml浓度为0. lmol/L的HAuCl4溶液，于60°C水浴条件下搅拌
后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于80°C烘箱中陈化56h，形成均勻的ZnOiAu0 001 胶体。将得到的SiO = Auacitll胶体进行旋转涂敷6次，每次涂敷完后将薄膜置于100°C烘箱中烘干20分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以3°C /min的升温速度升至1000°C， 保温烧结2小时，得到厚度为1微米发光薄膜&ιΟ:Αιια(ι(ι5。实施例6室温下，准确称取3. 2873g Zn(CH3COO)2 · 2Η20、0· 90mL C2H7NO 置于容器中，加入溶剂乙二醇甲醚至50mL，加入1. 5ml浓度为0. 001mol/L的Pt纳米颗粒，于60°C水浴条件下搅拌他后，得到澄清的前驱体溶液，将前驱体溶液于60°C烘箱中陈化65h，形成均勻的 SiO Pta _ 胶体。将得到的Zn0:Pta_胶体进行旋转涂敷10次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C 烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以5°C /min的升温速度升至 1000°C，保温烧结2小时，得到厚度为2微米发光薄膜ZnO = Ptacicicilt5实施例7室温下，准确称取4. 3830g Zn (CH3COO)2 · 2H20、5. 76mL C4H11NO2 置于容器中，加入溶剂乙二醇甲醚至50mL，加入0. 2ml浓度为0. 001mol/L的Au纳米颗粒溶液，于60°C水浴条件下搅拌4h后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化78h， 形成均勻的SiO = Auaciwtll胶体。将得到的SiO = Auacicicicil胶体进行旋转涂敷4次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C 烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以4°C /min的升温速度升至 1000°C，保温烧结3小时，得到厚度为800纳米的发光薄膜SiO = Auacicicic^实施例8室温下，准确称取7. 6703g Zn (CH3COO)2 · 2Η20、2· ImL C2H7NO置于容器中，加入体积比为6 1的乙醇和水的混合溶液至50mL,加入3. 5ml浓度为0. lmol/L的H2PtCl6溶液， 于70°C水浴条件下搅拌证后，得到均勻的0. 70mol/L的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化85h，形成均勻的ZnO = Ptacil胶体。将得到的SiO = Ptacil胶体进行旋转涂敷8次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C烘箱中烘干20分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以5°C /min的升温速度升至1000°C， 保温烧结2小时，得到厚度为1. 5微米的发光薄膜ai0:PtQ.Q1。实施例9室温下，准确称取7. 1885g ZnSO4 ·7Η20、1· 50mL C2H7NO置于容器中，加入体积比为 7 1的乙醇和水的混合溶液至50mL，加入0. Iml浓度为0. lmol/L的AgNO3溶液，于60°C 水浴条件下搅拌证后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化 90h，形成均勻的ZnO = A^icicici4胶体。将得到的ZnO = A^wtl4胶体进行旋转涂敷6次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C 烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以;TC /min的升温速度升至 1000°C，保温烧结3小时，得到厚度为1微米的发光薄膜ZnO = A^hcicici4t5实施例10室温下，准确称取10. 0639g ZnSO4 · 7H20、4. 60mL C6H15O3N置于容器中，加入溶剂乙二醇甲醚至50mL，加入1. 75ml浓度为0. 01mol/L的HAuCl4溶液，于60°C水浴条件下搅拌证后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化60h，形成均勻的 SiO Aua 0005 胶体。将得到的ZnO = Auacicici5胶体进行旋转涂敷8次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C 烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以;TC /min的升温速度升至 1200°C，保温烧结1小时，得到厚度为1. 5微米的发光薄膜&ιΟ:Αιια_5。实施例11室温下，准确称取2. 1916g Zn (CH3COO)2 ·2Η20、0· 64mL C2H7NO置于容器中，加入乙二醇甲醚至50mL，加入0. 7ml浓度为0. 01mol/L的Pd纳米颗粒溶液，于60°C水浴条件下搅拌4h后，得到澄清的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化70h，形成均勻的 ZnO: Pd。. _7 胶体。将得到的ZnO = Pdacitltl7胶体进行旋转涂敷4次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C 烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以5°C /min的升温速度升至 1000°C，保温烧结1小时，得到厚度为800纳米的发光薄膜ZnO = Pda_7。实施例12室温下，准确称取2. 0444g ZnCl2 · 2H20、1. 55mL C4H11NO2置于容器中，加入体积比为3 1的乙醇和水的混合溶液至50mL，加入1. 2ml浓度为0. 01mol/L的Pd纳米颗粒溶液，于70°C水浴条件下搅拌他后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C 烘箱中陈化70h，形成均勻的ZnO = Pdacitltl8胶体。将得到的ZnO = Pdawtl8胶体进行旋转涂敷8次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C 烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以;TC /min的升温速度升至 1200°C，保温烧结1小时，得到厚度为1. 5微米的发光薄膜ZnO = Pda_8。实施例13室温下，准确称取0. 5479g Zn (CH3COO)2 · 2Η20、0· 48mL C6H15O3N 置于容器中，加入体积比为4 1的乙醇和水的混合溶液至50mL，加入Iml浓度为O.Olmol/L的HAuCl4溶液， 于40°C水浴条件下搅拌证后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化90h，形成均勻的SiO = Auatltll胶体。将得到的SiO = Auacitll胶体进行旋转涂敷6次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以;TC /min的升温速度升至1000°C， 保温烧结3小时，得到厚度为1微米的发光薄膜SiOAuacicilt5实施例14室温下，准确称取1. 0958g Zn (CH3COO)2 ·2Η20、0. 32mL C2H7NO置于容器中，加入体积比为5 1的乙醇和水的混合溶液至50mL，加入0. 3ml浓度为0. 01mol/L的Pd纳米颗粒溶液，于50°C水浴条件下搅拌他后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于 60 0C烘箱中陈化80h，形成均勻的ZnO Pd0.0006胶体。将得到的ZnO = Pdacitltl6胶体进行旋转涂敷8次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C 烘箱中烘干20分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以5°C /min的升温速度升至 1000°C，保温烧结2小时，得到厚度为1. 5微米的发光薄膜ZnO = Pda_6。实施例15室温下，准确称取2. 9749g Zn (NO3)2 · 6Η20、1· 26mL C2H7NO置于容器中，加入溶剂乙二醇甲醚至50mL，加入0. IOml浓度为0. lmol/L的AgNO3溶液，于60°C水浴条件下搅拌后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化56h，形成均勻的 ZnO = A^tll 胶体。将得到的SiO = Agatll胶体进行旋转涂敷4次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以4°C /min的升温速度升至1000°C， 保温烧结3小时，得到厚度为800纳米的发光薄膜ZnO = A^tllt5实施例16室温下，准确称取3. 2873g Zn (CH3COO) 2 · 2H20、0. 99mL C2H7NO置于容器中，加入溶剂乙二醇甲醚至50mL，加入0. 5ml浓度为0. 001mol/L的Au纳米颗粒溶液，于60°C水浴条件下搅拌他后，得到澄清的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化65h，形成均勻的SiO Aua _Q6胶体。将得到的SiO = Auacicicici6胶体进行旋转涂敷10次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C 烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以5°C /min的升温速度升至 1000°C，保温烧结2小时，得到厚度为2微米发光薄膜&ιΟ:Αιια_6。实施例17室温下，准确称取4. 3830g Zn(CH3COO)2 ·2Η20、4. 5mL C4H11NO2置于容器中，加入溶剂乙二醇甲醚至50mL，加入0. 4ml浓度为0. 001mol/L的Pt纳米颗粒，于60°C水浴条件下搅拌4h后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化78h，形成均勻的ZnO: Pta _Q2胶体。将得到的ZnO = Ptacicicici2胶体进行旋转涂敷6次，每次涂敷完后将薄膜置于100°C 烘箱中烘干20分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以;TC /min的升温速度升至 1000°C，保温烧结2小时，得到厚度为1微米发光薄膜ZnO:Pta^citl2。实施例18室温下，准确称取7. 6703g Zn (CH3COO) 2 · 2H20、4. 2mL C2H7NO置于容器中，加入体积比为6 1的乙醇和水的混合溶液至50mL，加入3. 15ml浓度为0. 001mol/L的Pt纳米颗粒，于70°C水浴条件下搅拌证后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C 烘箱中陈化85h，形成均勻的ZnO: Pta Cltltltl9胶体。将得到的SiO = Ptaciwci9胶体进行旋转涂敷10次，每次涂敷完后将薄膜置于120°C 烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以4°C /min的升温速度升至 1200°C，保温烧结1小时，得到厚度为2微米的发光薄膜ZnO = Ptaciwci9胶体。实施例19室温下，准确称取7. 1885g ZnSO4 · 7H20、7. 95mL C2H7NO置于容器中，加入体积比为7 1的乙醇和水的混合溶液至50mL，加入1. 25ml浓度为0. lmol/L的H2PdCl4溶液，于 60°C水浴条件下搅拌证后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化90h，形成均勻的ZnO = Pdatltl5胶体。将得到的ZnO = Pda■胶体进行旋转涂敷3次，每次涂敷完后将薄膜置于150°C烘箱中烘干5分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以1°C /min的升温速度升至700°C， 保温烧结3小时，得到厚度为100纳米的发光薄膜Zn0:Pda(IQ5。实施例20
室温下，准确称取10. 9580g Zn (CH3COO)2 · 2H20、6. 6mL C6H15O3N 置于容器中，加入溶剂乙二醇甲醚至50mL，加入2. 5ml浓度为0. 001mol/L的Ag纳米胶粒溶液，于60°C水浴条件下搅拌证后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化60h， 形成均勻的ZnO = A^icicicici5胶体。将得到的ZnO = A^cicicitl5胶体进行旋转涂敷6次，每次涂敷完后将薄膜置于100°C 烘箱中烘干30分钟。将旋涂成型的薄膜置于程序升温炉中以5°C /min的升温速度升至 1200°C，保温烧结2小时，得到厚度为1微米的发光薄膜ZnO = A^1._Μ。实施例21室温下，准确称取7. 1885g ZnSO4 ·7Η20、1· 50mL C2H7NO置于容器中，加入体积比为 7 1的乙醇和水的混合溶液至50mL，加入0. Iml浓度为0. lmol/L的AgNO3溶液，于60°C 水浴条件下搅拌证后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化 90h，形成均勻的ZnO = A^icicici4胶体。将得到的ZnO Ag0. _4胶体置于100°C烘箱中烘干100小时，再置于程序升温炉中以5°C /min的升温速度升至1200°C，保温烧结3小时，得到粒径为5微米的粉体 ZnO Ag0 0(304。实施例22室温下，准确称取4. 3830g Zn(CH3COO)2 ·2Η20、4. 5mL C4H11NO2置于容器中，加入溶剂乙二醇甲醚至50mL，加入0. 4ml浓度为0. 001mol/L的Pt纳米颗粒，于60°C水浴条件下搅拌4h后，得到均勻的前驱体溶液，将所得到的前驱体溶液于60°C烘箱中陈化78h，形成均勻的ZnO: Pta _Q2胶体。将得到的ZnO = Ptacicicici2胶体置于150°C烘箱中烘干50小时，再置于程序升温炉中以1°C /min的升温速度升至1000°C，保温烧结1小时，得到粒径为100纳米的粉体
厶UVj · Γ L0i 00002 °以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种氧化锌基发光材料，其特征在于，所述发光材料包括氧化锌发光基质以及掺杂于所述氧化锌发光基质中的金属粒子，所述发光材料的化学组成表示为aiO Mx，其中M表示金属粒子，X为金属粒子与aiO的摩尔比例，X的取值范围为0. 00002 0. 01。
2.如权利要求1所述的氧化锌基发光材料，其特征在于，所述金属粒子的材质为Ag、 Au、Pt、Pd中的至少一种。
3.如权利要求1所述的氧化锌基发光材料，其特征在于，所述χ的取值范围为 0. 00005 0. 007。
4.如权利要求1所述的氧化锌基发光材料，其特征在于，所述金属粒子的粒径为20纳米-100纳米。
5.一种氧化锌基发光材料的制备方法，其包括如下步骤按化学组成SiO Mx中元素的摩尔比例提供锌离子的源化合物及金属粒子Μ，χ的取值范围为0. 00002 0. 01 ；在锌离子的源化合物中加入稳定剂和金属粒子M，用溶剂溶解，在40-70°C温度下水浴搅拌4-8小时后，得到前驱体溶液；将所得的前驱体溶液在50 80°C温度下陈化56 90小时，得到化学组成为SiO Mx 的胶体；将SiO Mx胶体进行热处理，形成所述氧化锌基发光材料。
6.如权利要求5所述的氧化锌基发光材料的制备方法，其特征在于，所述锌离子的源化合物选自水合醋酸锌、水合硝酸锌、水合氯化锌、水合硫酸锌中的至少一种，所述稳定剂选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种，所述溶剂为乙二醇甲醚或乙醇溶液，所述稳定剂与锌离子的摩尔比为1 1 3 1。
7.如权利要求5所述的氧化锌基发光材料的制备方法，其特征在于，所述金属粒子M的原料选自Ag、Au、Pt、Pd的纳米胶粒中的至少一种，或者所述金属粒子M的原料是可溶于水或乙醇的盐；所述盐选自AgN03、HAuCl4、H2PtCl6、H2PdCl4中的至少一种，所述盐的浓度范围为 0. 001mol/L 0. lmol/L。
8.如权利要求5所述的氧化锌基发光材料的制备方法，其特征在于，所述χ的取值范围为 0.00005 0. 007。
9.如权利要求5所述的氧化锌基发光材料的制备方法，其特征在于，所述热处理过程包括将陈化好的SiO Mx胶体在100 150°C温度下烘干50小时 100小时，再以1°C 5°C /min的升温速度升至700 1200°C，保温烧结1 3小时，得到粉体形式的所述氧化锌基发光材料，所述粉体的粒径为100纳米 5微米。
10.如权利要求5所述的氧化锌基发光材料的制备方法，其特征在于，所述热处理过程包括将陈化好的SiO Mx胶体进行镀膜，旋转涂敷3 10次，每次涂敷完后将薄膜在 100 150°C温度下烘干5 30分钟，将旋涂成型的薄膜以1°C 5°C /min的升温速度升至700 1200°C，保温烧结1 3小时，得到薄膜形式的氧化锌基发光材料，所述薄膜的厚度为100纳米 2微米。
全文摘要
本发明提供一种氧化锌基发光材料及其制备方法。该氧化锌基发光材料包括氧化锌发光基质以及掺杂于所述氧化锌发光基质中的金属粒子，所述发光材料的化学组成表示为ZnO∶Mx，其中M表示金属粒子，x为金属粒子与ZnO的摩尔比例，x的取值范围为0.00002～0.01。该氧化锌基发光材料通过金属粒子产生等离子效应，能增强发光强度和发光亮度，具有广泛的应用前景。
文档编号C09K11/54GK102295925SQ20101020784
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者吕婷, 周明杰, 马文波 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