锰掺杂砷酸铈发光材料、制备方法及其应用
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锰掺杂砷酸铈发光材料、其制备方法、锰掺杂砷酸铈发光薄膜、其制备方法、薄膜电致发光器件及其制备方法。
【【背景技术】】
[0002]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。但是，可应用于薄膜电致发光显不器的猛掺杂砷酸铺发光材料，仍未见报道。
【
【发明内容】
】
[0003]基于此，有必要提供一种可应用于薄膜电致发光器件的锰掺杂砷酸铈发光材料、其制备方法、锰掺杂砷酸铈发光薄膜、其制备方法、使用该锰掺杂砷酸铈发光材料的薄膜电致发光器件及其制备方法。
[0004]一种猛掺杂砷酸铺发光材料，其化学式为CeAs5O14: xMn4+,其中，x为0.01?0.08。
[0005]所述X 为 0.05。
[0006]一种锰掺杂砷酸铈发光材料的制备方法，包括以下步骤:
[0007]根据CeAs5O14: xMn4+各元素的化学计量比称取CeO2, As2O5和MnO2粉体并混合均匀，其中，X为0.01?0.08 ;及
[0008]将混合均匀的粉体在900°C?1300°C下烧结0.5小时?5小时即得到化学式为CeAs5O14: xMn4+的锰掺杂砷酸铈发光材料。
[0009]—种猛掺杂砷酸铺发光薄膜，该猛掺杂砷酸铺发光薄膜的材料的化学通式为CeAs5O14: xMn4+，其中，X 为 0.01 ?0.08。
[0010]一种锰掺杂砷酸铈发光薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0011]根据CeAs5O14: xMn4+各元素的化学计量比称取CeO2, As2O5和MnO2粉体并混合均匀，其中，X为0.01?0.08 ;
[0012]将所述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 1.0X KT3Pa ?1.0X KT5Pa ;及
[0013]调整磁控溅射镀膜工艺参数为:基靶间距为45mm?95mm，磁控溅射工作压强0.2Pa?4Pa，工作气体的流量为1sccm?35sccm，衬底温度为250°C?750°C，接着进行制膜，得到化学式为CeAs5O14: xMn4+的锰掺杂砷酸铈发光薄膜。
[0014]还包括步骤:将所述锰掺杂砷酸铈发光薄膜于50(TC?80(TC下真空退火处理Ih ?3h。
[0015]一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掺杂砷酸铈发光材料，该锰掺杂砷酸铈发光材料的化学式为 CeAs5O14: xMn4+，其中，X 为 0.01 ?0.08。
[0016]一种薄膜电致发光器件的制备方法，包括以下步骤:
[0017]提供具有阳极的衬底；
[0018]在所述阳极上形成发光层，所述发光层的材料为锰掺杂砷酸铈发光材料，该锰掺杂砷酸铈发光材料的化学式为CeAs5O14: 111114+，其中，1为0.01?0.08;
[0019]在所述发光层上形成阴极。
[0020]所述发光层的制备包括以下步骤:
[0021]根据CeAs5O14: xMn4+各元素的化学计量比称取CeO2, As2O5和MnO2粉体并混合均匀，在900°C?1300°C下烧结0.5小时?5小时制成靶材，其中，X为0.01?0.08 ;
[0022]将所述靶材以及所述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 1.0X KT3Pa ?1.0X KT5Pa ；
[0023]调整磁控溅射镀膜工艺参数为:基靶间距为45mm?95mm，磁控溅射工作压强0.2Pa?4Pa，工作气体的流量为1sccm?35sccm，衬底温度为250°C?750°C，接着进行制膜，在所述阳极上形成发光层。
[0024]还包括步骤:将所述锰掺杂砷酸铈发光薄膜于50(TC?80(TC下真空退火处理Ih ?3h。
[0025]上述猛掺杂砷酸铺发光材料(CeAs5O14: xMn4+)制成的发光薄膜的电致发光光谱(EL)中，在520nm波长区都有很强的发光峰，能够应用于薄膜电致发光显示器中。
【【附图说明】】
[0026]图1为一实施方式的薄膜电致发光器件的结构示意图；
[0027]图2为实施例1制备的锰掺杂砷酸铈发光薄膜的电致发光谱图；
[0028]图3为实施例1制备的锰掺杂砷酸铈发光薄膜的XRD图；
[0029]图4是实施例1制备的薄膜电致发光器件的电压与电流密度和电压与亮度之间的关系曲线图。
【【具体实施方式】】
[0030]下面结合附图和具体实施例对锰掺杂砷酸铈发光材料、其制备方法、锰掺杂砷酸铈发光薄膜、其制备方法、薄膜电致发光器件及其制备方法进一步阐明。
[0031]—实施方式的猛掺杂砷酸铺发光材料,其化学式为CeAs5O14: xMn4+,其中，x为0.01 ?0.08。
[0032]优选的，X为 0.05。
[0033]该猛掺杂砷酸铺发光材料制成的发光薄膜的电致发光光谱(EL)中，在638nm和727nm波长区都有很强的发光峰，能够应用于薄膜电致发光显示器中。
[0034]上述锰掺杂砷酸铈发光材料的制备方法，包括以下步骤:
[0035]步骤SI 1、根据CeAs5O14: xMn4+各元素的化学计量比称取CeO2, As2O5和MnO2粉体并混合均匀，其中，X为0.01?0.08 ;及
[0036]将混合均匀的粉体在900°C?1300°C下烧结0.5小时?5小时即得到化学式为CeAs5O14: xMn4+的锰掺杂砷酸铈发光材料。
[0037]该步骤中，优选的，X为0.05。
[0038]步骤S12、将混合均的粉体在900°C?1300°C下烧结0.5小时?5小时即可得到锰掺杂砷酸铈发光材料，其化学式为CeAs5O14: xMn4+0
[0039]该步骤中，优选的在1250°C下烧结3小时。
[0040]—实施方式的猛掺杂砷酸铺发光薄膜,该猛掺杂砷酸铺发光薄膜的材料的化学通式为 CeAs5O14: xMn4+，其中，X 为 0.01 ?0.08。
[0041]优选的，X为 0.05。
[0042]上述锰掺杂砷酸铈发光薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0043]步骤S21、根据CeAs5O14: xMn4+各元素的化学计量比称取CeO2, As2O5和MnO2粉体并混合均匀，其中，X为0.01?0.08。
[0044]该步骤中，优选的，X为0.05，在1250°C下烧结3小时成直径为50mm，厚度为2mm的陶瓷靶材。
[0045]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1.0X 10_3Pa?1.0X 10_5Pa。
[0046]该步骤中，优选的，真空度为5X10_4Pa。
[0047]步骤S23、调整磁控溅射镀膜工艺参数为:基靶间距为45mm?95mm，磁控溅射工作压强0.2Pa?4Pa，工作气体的流量为1sccm?35sccm，衬底温度为250°C?750°C ;接着进行制膜，得到化学式为CeAs5O14: xMn4+的锰掺杂砷酸铈发光薄膜。
[0048]还包括步骤:将所述锰掺杂砷酸铈发光薄膜于50(TC?80(TC下真空退火处理Ih ?3h。
[0049]该步骤中，优选的基靶间距为60mm，磁控溅射工作压强2Pa，工作气体为氩气，工作气体的流量为25SCCm，衬底温度为500°C。
[0050]请参阅图1，一实施方式的薄膜电致发光器件，该薄膜电致发光器件包括依次层叠的衬底1、阳极2、发光层3以及阴极4。
[0051]衬底I为玻璃衬底。阳极2为形成于玻璃衬底上的氧化铟锡(ΙΤ0)。发光层3的材料为锰掺杂砷酸铈发光材料，该锰掺杂砷酸铈发光材料的化学式为CeAs5O14: xMn4+，其中，X为0.01?0.08。阴极4的材质为银(Ag)。
[0052]上述薄膜电致发光器件的制备方法，包括以下步骤:
[0053]步骤S31、提供具有阳极2的衬底I。
[0054]本实施方式中，衬底I为玻璃衬底，阳极2为形成于玻璃衬底上的氧化铟锡(ΙΤ0)。具有阳极2的衬底I先后用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗并用对其进行氧等离子处理。
[0055]步骤S32、在阳极2上形成发光层3，发光层3的材料为锰掺杂砷酸铈发光材料，该锰掺杂砷酸铈发光材料的化学式为CeAs5O14: xMn4+，其中，X为0.01?0.08。
[0056]本实施方式中，发光层3由以下步骤制得:
[0057]首先，根据CeAs5O14: xMn4+各元素的化学计量比称取CeO2, As2O5和MnO2粉体并混合均匀，将混合均匀的粉体在900°C?1300°C下烧结0.5小时?5小时得到靶材，其中，X 为 0.01 ?0.08。
[0058]其次，将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 l.0X KT3Pa ?1.0X l(T5Pa。
[0059]该步骤中，优选的，真空度为5X10_4Pa。
[0060]然后，调整磁控溅射镀膜工艺参数为:基靶间距为45mm?95mm，磁控溅射工作压强0.2Pa?4Pa，工作气体的流量为1sccm?35sccm，衬底温度为250°C?750°C，接着进行制膜，在阳极2上形成发光层3。
[0061]该步骤中，优选的基靶间距为60mm，磁控溅射工作压强2Pa，工作气体为氩气，工作气体的流量为25SCCm，衬底温度为500°C。
[0062]还包括步骤:将所述锰掺杂砷酸铈发光薄膜于50(TC?80(TC下真空退火处理Ih ?3h。
[0063]步骤S33、在发光层3上形成阴极4。
[0064]本实施方式中，阴极4的材料为银(Ag)，由蒸镀形成。
[0065]下面为具体实施例。
[0066]实施例1
[0067]选用纯度为99.99%的粉体，将CeO2，As2O5和MnO2粉体按照摩尔数为ImmoI，2.5mmol和0.03mmol进行混合,经过均勻混合后,在1250°C下烧结成直径为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、无水乙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60mm。用机械泵和分子泵把腔体的真空度抽到5.0X 10_4Pa，氩气的工作气体流量为25sccm，压强调节为2.0Pa，衬底温度为500°C。得到的样品化学式为CeAs5O14:0.03Mn4+的发光薄膜，然后将得到的发光薄膜在真空度中真空度为0.0lPa，退火温度为600°C，退火处理2h，然后在发光薄膜上面蒸镀一层Ag，作为阴极。
[0068]本实施例中得到的锰掺杂砷酸铈发光薄膜的化学通式为CeAs5O14:0.03Mn4+。
[0069]请参阅图2，图2所示为得到的锰掺杂砷酸铈发光薄膜的电致发光谱(EL)。由