专利名称：氧化锌发光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种氧化锌发光材料及其制备方法。
背景技术：
氧化锌(S1O)是一种宽禁带(Eg = 3. 4eV)直接带隙半导体材料，具有压电、电学和光学等方面的优异性能，已被用于制备气敏传感器、超声振荡器、太阳能电池的透明电极等功能材料器件。ZnO作为发光材料，在发光二极管、激光器、阴极射线发光等领域也有广泛的应用，受到人们的关注。但是，一直以来，氧化锌都存在发光效率低的问题。现在已有不少专利文献报道通过掺杂其它离子来提高ZnO的发光效率，大多通过掺杂金属离子来实现。如美国专利US2408475和US4468589分别通过添加Bi的化合物和 W、Mo、V的氧化物来提高ZnO的发光效率。然而，现有技术得到的ZnO仍然存在发光效率低的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种发光效率高的氧化锌发光材料。本发明进一步要解决的技术问题在于，还提供一种氧化锌发光材料的制备方法， 其工艺简单、成本低廉，制备的氧化锌发光材料发光效率高。为了达成上述目的，依据本发明，提供一种氧化锌发光材料，在氧化锌中掺杂有卤族元素A，化学式为aiO:XA，其中，A为F、Cl、Br、I中的一种或几种，χ为A与锌的摩尔比值，χ的取值范围为0 < χ彡0. 15。在本发明所述的氧化锌发光材料中，优选地，所述χ的取值范围为
0. 001 ^ X ^ 0. 10。为了达成上述目的，依据本发明，还提供一种氧化锌发光材料的制备方法，将氧化锌与卤族元素的化合物按照χ的取值范围为0 < χ < 0. 15混合，χ为卤族元素与锌的摩尔比值，然后在还原气氛中焙烧，焙烧温度为600 1000°C，冷却即得氧化锌发光材料，所述卤族元素为F、Cl、Br、I中的一种或几种。在本发明所述的氧化锌发光材料的制备方法中，优选地，所述χ的取值范围为
0. 001 ^ X ^ 0. 10。在本发明所述的氧化锌发光材料的制备方法中，优选地，所述卤族元素的化合物为卤族元素的酸或盐类。在本发明所述的氧化锌发光材料的制备方法中，优选地，所述焙烧的时间为1 12h。在本发明所述的氧化锌发光材料的制备方法中，进一步优选地，所述焙烧温度为 700 900°C，焙烧的时间为3 》1。在本发明所述的氧化锌发光材料的制备方法中，优选地，所述还原气氛为体积比为95 5的氮气和氢气混合气体、一氧化碳气体或氢气形成的气氛。本发明的氧化锌发光材料，在氧化锌中掺杂有卤族元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、 碘(I)中的一种或几种，具有较高的发光强度，发光效率高，稳定性好，可用于照明及显示领域。本发明的氧化锌发光材料的制备方法，工艺简单、成本低廉，制备的氧化锌发光材料具有较高的发光效率。
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2、3制备的氧化锌发光材料与对比例制备的未掺杂卤族元素的氧化锌发光材料的发光光谱对比图。上述发光光谱是在加速电压为1. 5kV的阴极射线激发下得到。
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的详细说明。实施例1称取0. Imol的SiO和0. OOOlmol的NH4Br,置于玛瑙研钵中充分研磨至混合均勻， 然后将粉末转移到刚玉坩埚并置于管式炉中，在体积比为95 5的N2和H2混合气体形成的气氛下于600°C焙烧12h，冷却至室温，即得到&ι0:0. OOlBr氧化锌发光材料。实施例2称取0. Imol的SiO和0. 005mol的NH4Cl,置于玛瑙研钵中充分研磨至混合均勻， 然后将粉末转移到刚玉坩埚并置于管式炉中，在体积比为95 5的N2和H2混合气体形成的气氛下于800°C焙烧池，冷却至室温，即得到&ι0:0. 05C1氧化锌发光材料。图1是本发明实施例2、3制备的氧化锌发光材料与对比例制备的未掺杂卤族元素的氧化锌发光材料的发光光谱对比图。如图1所示，曲线1是对比例制备的未掺杂卤族元素的氧化锌发光材料的发光光谱，曲线2是本实施例制备的氧化锌发光材料的发光光谱。由图1可以看出，与对比例中未掺杂卤族元素的氧化锌发光材料相比，本实施例制备的 ZnO:0. 05C1氧化锌发光材料的发光强度提高了 50%，具有较高的发光效率。实施例3称取0. Imol的SiO和0. 005mol的NH4F,置于玛瑙研钵中充分研磨至混合均勻，然后将粉末转移到刚玉坩埚并置于管式炉中，在体积比为95 5的N2和H2混合气体形成的气氛下于800°C焙烧池，冷却至室温，即得到&ι0:0. 05F发光材料。如图1所示，曲线1是对比例制备的未掺杂卤族元素的氧化锌发光材料的发光光谱，曲线3是本实施例制备的氧化锌发光材料的发光光谱。由图1可以看出，与对比例中未掺杂卤族元素的氧化锌发光材料相比，本实施例制备的&ι0:0. 05C1氧化锌发光材料的发光强度提高了 80%，具有较高的发光效率。实施例4称取0. Imol的SiO、IOmL的lmol/L HCl水溶液和5ml的lmol/L HI水溶液，研磨混合均勻成糊状，然后将其转移至刚玉坩埚并置于管式炉中，在体积比为95 5的队和吐混合气体形成的气氛下于下900°C焙烧他，冷却至室温，即得到&ι0:0. 1C1，0. 051氧化锌发光材料。实施例5称取0. 099mol 的 Zn0、0. OOlmol 的 ZnCl2 和 0. OOlmol 的 NH4F,置于玛瑙研钵中充分研磨至混合均勻，然后将粉末转移到刚玉坩埚并置于管式炉中，在体积比为95 5的队和H2混合气体形成的气氛下于下1000°C焙烧lh，冷却至室温，即得到&ι0:0. 02C1，0. OlF氧化锌发光材料。实施例6称取0. 0975mol 的 Zn0、0. 0025mol 的 ZnCl2 和 0. 005mol 的 NH4Cl,置于玛瑙研钵中充分研磨至混合均勻，然后将粉末转移到刚玉坩埚并置于管式炉中，在体积比为95 5的 N2和吐混合气体形成的气氛下于下800°C焙烧1.证，冷却至室温，即得到ai0:0. IOCl氧化锌发光材料。对比例称取0. Imol的加0，然后转移至刚玉坩埚并置于管式炉中，在体积比为95 5的 N2和吐混合气体形成的气氛下于800°C焙烧3h，冷却至室温，即得到未掺杂卤族元素的氧化锌发光材料。以上所述仅为本发明的具有代表性的实施例，不以任何方式限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。例如，还原气氛除了是由体积比为95 5的N2和H2混合气体形成的气氛外，也可以是一氧化碳气体或氢气形成的还原气氛。
权利要求
1.一种氧化锌发光材料，其特征在于，在氧化锌中掺杂有卤族元素A，化学式为 aiO:xA，其中，A为F、Cl、Br、I中的一种或几种，χ为A与锌的摩尔比值，χ的取值范围为0 < χ ^ 0. 15。
2.根据权利要求1所述的氧化锌发光材料，其特征在于，所述χ的取值范围为0. 001 ^ X ^ 0. 10。
3.一种氧化锌发光材料的制备方法，其特征在于，将氧化锌与卤族元素的化合物按照 χ的取值范围为0 < χ < 0. 15混合，χ为卤族元素与锌的摩尔比值，然后在还原气氛中焙烧，焙烧温度为600 1000°C，冷却即得氧化锌发光材料，所述卤族元素为F、Cl、Br、I中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的氧化锌发光材料的制备方法，其特征在于，所述χ的取值范围为 0. 001 彡 X 彡 0. 10。
5.根据权利要求3所述的氧化锌发光材料的制备方法，其特征在于，所述卤族元素的化合物为卤族元素的酸或盐类。
6.根据权利要求3所述的氧化锌发光材料的制备方法，其特征在于，所述焙烧的时间为1 12h。
7.根据权利要求6所述的氧化锌发光材料的制备方法，其特征在于，所述焙烧温度为 700 900°C，焙烧的时间为3 》1。
8.根据权利要求3所述的氧化锌发光材料的制备方法，其特征在于，所述还原气氛为体积比为95 5的氮气和氢气混合气体、一氧化碳气体或氢气形成的气氛。
全文摘要
本发明公开了一种氧化锌发光材料及其制备方法，氧化锌发光材料是在氧化锌中掺杂有卤族元素A，化学式为ZnO:xA，其中，A为F、Cl、Br、I中的一种或几种，x为A与锌的摩尔比值，x的取值范围为0＜x≤0.15。制备方法为将氧化锌与卤族元素的化合物按照化学式中的摩尔比例混合，然后在还原气氛中于600～1000℃焙烧，冷却即得氧化锌发光材料。本发明的氧化锌发光材料具有较高的发光强度，发光效率高，稳定性好，本发明的制备方法工艺简单、成本低廉，可用于照明及显示领域。
文档编号C09K11/61GK102191044SQ201010117249
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月2日 优先权日2010年3月2日
发明者周明杰, 廖秋荣, 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