一种锑铝酸盐发光材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及无机发光材料领域，尤其涉及一种锑铝酸盐发光薄膜及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]与传统的发光粉制作的显示屏相比，发光薄膜在对比度、分辨率、热传导、均匀性、与基底的附着性、释气速率等方面都显示出较强的优越性。因此，作为功能材料，发光薄膜在诸如阴极射线管(CRTs)、电致发光显示(ELDs)及场发射显示(FEDs)等平板显示领域中有着广阔的应用前景。
[0003]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。然而，铕铽共掺杂锑铝酸盐发光薄膜仍未见报道。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提供了一种锑铝酸盐发光材料，本发明提供的锑铝酸盐发光材料优选为锑铝酸盐发光薄膜，本发明还提供了该锑铝酸盐发光材料的制备方法和应用。
[0005]第一方面，本发明提供了一种铺招酸盐发光材料，结构式为Me2SbAl3O9:xEu2+, yTb3+，其中，Me为Mg, Ca, Sr,Ba或Zn，x的取值范围为0.01?0.05，y的取值范围为
0.01 ?0.04。
[0006]所述锑铝酸盐中，Me2SbAl3O9为基质，Eu2+和Tb3+为激活元素，Me2SbAl3O9基质具有较高的热学和力学稳定性，以及良好的光学透明性和较低的声子能量，为发光离子提供了优良的晶场，从而在光电能量转换的过程中产生较少无辐射跃迁，相比普通的锑酸盐MeSb2O6基质，增加了铝元素的基质具有更宽的吸收谱，可为激活元素提供更多的激发能量。对于掺杂离子，稀土离子Eu2+和Tb3+具有丰富的能级和窄的发射谱线，由于受4f能级外层电子的屏蔽作用，Eu2+和Tb3+的能级寿命较长，很适合作为上转换发射中心，在该体系中，Tb3+的5D4 — 7F4的跃迁福射形成580nm发光峰，而Eu2+的4f65d — 4f7的跃迁福射形成580nm发光峰，该锑铝酸盐发光材料具有较高的发光效率和发光强度。
[0007]优选地，所述X的取值为0.03，所述y的取值为0.02。
[0008]优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为50?300nm。
[0009]更优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为180nm。
[0010]本发明制备了铕铽共掺杂锑铝酸盐Me2SbAl3O9:xEu2+, yTb3+发光材料，以Me2SbAl3O9为基质，Eu2+和Tb3+是激活元素，在薄膜中充当主要的发光中心。本发明提供的铕铽共掺杂锑铝酸盐发光材料(Me2SbAl3O9:xEu2+, yTb3+)在480nm位置附近有很强的蓝光的发光峰，在580nm位置附近有很强的绿光的发光峰。
[0011]第二方面，本发明提供了一种锑铝酸盐发光材料的制备方法，包括以下步骤:
[0012]根据Me2SbAl3O9:xEu2+，yTb3+各元素的化学计量比提供或制备陶瓷靶材，其中，Me为Mg、Ca、Sr、Ba或Zn，x的取值范围为0.01?0.05，y的取值范围为0.01?0.04 ;
[0013]将衬底和所述陶瓷靶材置于磁控溅射设备的真空镀膜室中，设置真空度为1.0X10—3?1.0X10_5Pa，衬底温度为250?750°C，所述衬底和陶瓷靶材的距离为45?95mm，通入氩气，于0.2?4Pa的压力下，采用磁控溅射的方法在衬底上沉积得到所述锑铝酸盐发光材料，其中，磁控溅射的功率为30?200W，所述氩气的流量为10?35SCCm ；
[0014]所述锑铝酸盐发光材料的结构式为Me2SbAl3O9:xEu2+, yTb3+，其中，Me为Mg、Ca、Sr、Ba或Zn，X的取值范围为0.01?0.05，y的取值范围为0.01?0.04。
[0015]本发明采用磁控溅射的方法制备锑铝酸盐发光材料，先提供或制备陶瓷靶材，再进行磁控溅射沉积得到发光材料。
[0016]优选地，所述提供或制备陶瓷靶材的步骤包括:
[0017]按4:1:3:x:0.5y的摩尔比分别称取氧化物、五氧化二锑、三氧化二铝、三氧化二铕和七氧化四铽粉体，其中，所述X的取值范围为0.01?0.05, y的取值范围为0.01?0.04，所述氧化物为氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡或氧化锌；
[0018]将所述粉体混合均匀后置入煅烧装置中，于900?1300°C下煅烧0.5?3小时，获得块状陶瓷靶材。
[0019]进一步优选地，将所述粉体混合均匀后置入煅烧装置中进行煅烧的过程中，所述煅烧温度为1250°C，煅烧时间为1.5。
[0020]优选地，本发明采用的陶瓷靶材还可用行业内其他常用方法制备。
[0021]优选地，所述获得的块状陶瓷靶材的大小为Φ50Χ2πιπι。
[0022]优选地，所述X的取值为0.03，所述y的取值为0.02。
[0023]优选地，所述磁控溅射设备的真空镀膜室的真空度为5.0X 10_4Pa。
[0024]优选地，衬底为玻璃。
[0025]优选地，所述衬底的温度为500°C。
[0026]优选地，所述衬底和陶瓷靶材的距离为60_。
[0027]优选地，所述在衬底上沉积得到所述锑铝酸盐发光材料的过程中，真空镀膜室内的压力为2Pa。
[0028]优选地,所述磁控溅射的功率为120W。
[0029]优选地，所述沉积时间为10?30min。
[0030]优选地,所述気气的流量为25sccm。
[0031]优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为50?300nm。
[0032]更优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为180nm。
[0033]优选地，所述在衬底上沉积得到锑铝酸盐发光材料的过程中，包括对所得锑铝酸盐发光材料的退火处理，所述退火处理的方式为:在衬底上沉积锑铝酸盐发光材料后，调整真空镀膜室内的压强为0.0lPa，在500?800°C下退火处理I?3小时，其中，退火气氛为IS气。
[0034]第三方面，本发明提供了一种薄膜电致发光器件，该薄膜电致发光器件包括衬底、阳极、发光层和阴极，所述发光层的材质为锑铝酸盐发光材料，所述锑铝酸盐发光材料的结构式为 Me2SbAl3O9:xEu2+, yTb3+，其中，Me 为 Mg、Ca、Sr、Ba 或 Zn，x 的取值范围为 0.01 ?
0.05，y的取值范围为0.01?0.04。
[0035]优选地，所述X的取值为0.03，所述y的取值为0.02。
[0036]优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为50?300nm。
[0037]更优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为180nm。
[0038]第四方面，本发明提供了一种薄膜电致发光器件的制备方法，包括以下步骤:
[0039]根据Me2SbAl3O9:xEu2+，yTb3+各元素的化学计量比提供或制备陶瓷靶材，其中，Me为Mg、Ca、Sr、Ba或Zn，x的取值范围为0.01?0.05，y的取值范围为0.01?0.04 ;
[0040]将衬底和所述陶瓷靶材置于磁控溅射设备的真空镀膜室中，设置真空度为
1.0X10—3?1.0X10_5Pa，衬底温度为250?750°C，所述衬底和陶瓷靶材的距离为45?95mm，通入氩气，于0.2?4Pa的压力下，采用磁控溅射的方法在衬底上沉积得到所述锑铝酸盐发光材料，其中，磁控溅射的功率为30?200W，所述氩气的流量为10?35SCCm ；
[0041]所述锑铝酸盐发光材料的结构式为Me2SbAl3O9:xEu2+, yTb3+，其中，Me为Mg、Ca、Sr、Ba或Zn，X的取值范围为0.01?0.05，y的取值范围为0.01?0.04 ;
[0042]继续通入氩气，待冷却后在所述发光材料上蒸镀阴极；
[0043]以上步骤完成后，得到所述薄膜电致发光器件。
[0044]优选地，所述提供或制备陶瓷靶材的步骤包括:
[0045]按4:1:3:x:0.5y的摩尔比分别称取氧化物、五氧化二锑、三氧化二铝、三氧化二铕和七氧化四铽粉体，其中，所述X的取值范围为0.01?0.05, y的取值范围为0.01?0.04，所述氧化物为氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡或氧化锌；
[0046]将所述粉体混合均匀后置入煅烧装置中，于900?1300°C下煅烧0.5?3小时，获得块状陶瓷靶材。
[0047]进一步优选地，将所述粉体混合均匀后置入煅烧装置中进行煅烧的过程中，所述煅烧温度为1250°C，煅烧时间为1.5h。
[0048]优选地，所述获得的块状陶瓷靶材的大小为Φ50X2mm。
[0049]优选地，所述X的取值为0.03，所述y的取值为0.02。
[0050]优选地，所述磁控溅射设备的真空镀膜室的真空度为5.0X 10_4Pa。
[0051]优选地，衬底为玻璃。
[0052]优选地，衬底为玻璃。
[0053]优选地，所述衬底的温度为500°C。
[0054]优选地，所述衬底和陶瓷靶材的距离为60_。
[0055]优选地，所述在衬底上沉积得到所述锑铝酸盐发光材料的过程中，真空镀膜室内的压力为2Pa。
[0056]优选地,所述磁控溅射的功率为120W。
[0057]优选地，所述沉积时间为10?30min。
[0058]优选地,所述気气的流量为25sccm。
[0059]优选地，所述发光材料为发光薄膜，所述发光薄膜的厚度为50?300nm。
[0060]更优选地，所述发光材料为发