專利名稱：鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜、其制備方法及有機電致發光器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及光電發光薄膜領域，尤其涉及一種鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜及其制備方法。本發明還涉及ー種使用該鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜作為發光層的有機電致發光器件。
背景技術：
與傳統的發光粉制作的顯示屏相比，發光薄膜在對比度、分辨率、熱傳導、均勻性、與基底的附著性、釋氣速率等方面都顯示出較強的優越性。因此，作為功能材料，發光薄膜在電致發光器件(TFELD)平板顯示領域中有著廣闊的應用前景。堿土金屬鹵磷酸鹽是ー類十分重要、研究得較多的發光基質材料。稀土離子激活的堿土金屬氯磷酸鹽是近年來發展起來的一類發藍光和藍綠光的、性能優良的高效光致發光材料，作為紅綠光熒光材料被廣泛應用于電致發光器件生產中。但是，用堿土金屬鹵磷酸鹽類發光材料制備成電致發光的薄膜，仍鮮見報道。
發明內容
本發明目的在于提供一種以氯磷酸鍶為基質、鈰和錫元素為主要發光中心的鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜。本發明的鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，薄膜的化學通式為Sr5(PO4)3Clx:mCe3+，nSn4+ ;其中，Sr5(PO4)3Clx為基質，Ce3+和Sn4+為摻雜元素；x的取值范圍為O. 8 I. 2，m取值范圍為O. 001 O. 027，η取值范圍為O. 001 O. 050 ;優選χ的取值為1，m取值范圍為O. 006，η取值范圍為O. 018。本發明的另ー發明目的在于提供上述鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜的制備方法，其制備エ藝如下步驟SI、陶瓷靶材的制備根據化學通式Sr5(PO4)3Clx:mCe3+，nSn4+中各元素化學計量比，選用SrO, SrCl2, P2O5, CeO2和SnO2粉體，經過均勻混合后，在900 1300°C (優選12500C )下燒結，得到靶材；其中，χ的取值范圍為O. 8 I. 2，m取值范圍為O. 001 O. 027，η取值范圍為O. 001 O. 050 ;優選χ的取值為l，m取值范圍為O. 006，n取值范圍為O. 018。步驟S2、將步驟SI中的靶材和襯底裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體，用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽至I. OX 10_3Pa I. OX 10_5Pa，優選真空度為5. OX 10_4Pa ；步驟S3、調整磁控濺射鍍膜エ藝參數為基靶間距為45 90mm，優選60mm ;襯底溫度為250°C 750°C，優選500°C ;氬氣工作氣體的氣體流量10 35sccm，優選25sccm ；磁控濺射工作壓強O. 2 4Pa，優選2. OPa ;エ藝參數調整完后，接著進行制膜，得到薄膜樣品;步驟S4、將步驟S3得到的薄膜樣品置于真空爐中，于500 800°C (優選600°C )、真空狀態下(即O. OlPa)退火處理I 3h (優選2h)，得到化學通式為Sr5(PO4) 3Clx:mCe3+,nSn4+的鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜；其中，Sr5 (PO4) 3C1X為基質，Ce3+和Sn4+為摻雜元素。本發明還提供一種有機電致發光器件，該器件為復合層狀結構，該復合層狀結構依次為襯底、陽極層、發光層以及陰極層；其中，發光層為鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜(該發光薄膜的化學通式為Sr5(PO4)3ClxImCe3+, nSn4+ ;其中，Sr5(PO4)3Clx為基質，Ce3+和Sn4+為摻雜元素；x的取值范圍為O. 8 I. 2，m取值范圍為O. 001 O. 027，η取值范圍為
O.001 O. 050 ;優選X的取值為1，m取值范圍為O. 006，η取值范圍為O. 018)，襯底為玻璃，陽極層為ΙΤ0，陰極層為Ag層，Ag層采用蒸鍍エ藝制備在薄膜表面。本發明采用磁控濺射設備，制備鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，得到薄膜的電致發光光譜(EL)中，在450nm和480nm波長區都有很強的發光峰，是電致發光器件的發展材料。
圖I為本發明鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜的制備エ藝流程圖；圖2是本發明有機電致發光器件的結構示意圖；圖3是實施例4得到鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜的電致發光光譜。
具體實施例方式本發明提供的一種鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，該鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜包含薄膜通式為Sr5(PO4)3ClxImCe3+, nSn4+ ;其中，Sr5(PO4)3Clx為基質，Ce3+和Sn4+為摻雜元素，也是激活元素，且充當主要發光中心；x的取值范圍為O. 8 I. 2，m取值范圍為
O.001 O. 027，η取值范圍為O. 001 O. 050 ;優選χ的取值為1，m的取值為O. 006，η的取值為0.018。上述鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜制備方法，如圖I所示，其制備エ藝如下步驟SI、陶瓷靶材的制備根據化學通式Sr5(PO4)3Clx:mCe3+，nSn4+中各元素化學計量比，選用SrO, SrCl2, P2O5, CeO2和SnO2粉體，經過均勻混合后，在900 1300°C (優選1250°C)下燒結，自然冷卻，得到靶材樣品，將靶材樣品切割成直徑為50mm、厚度為2mm的靶材；其中，χ的取值范圍為O. 8 I. 2，m取值范圍為O. 001 O. 027，n取值范圍為O. 001
O.050，優選χ的取值為1，m取值范圍為O. 006，η取值范圍為O. 018 ；步驟S2、將步驟SI中的靶材和襯底裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體，用機械泵和分子泵把腔體的真空度抽至I. OX IO-3Pa I. OX 10_5Pa，優選5. OX KT4Pa ；步驟S3、調整磁控濺射鍍膜エ藝參數為基靶間距為45 90mm，優選60mm ;襯底溫度為250°C 750°C，優選500°C ;氬氣工作氣體的氣體流量10 35sccm，優選25sccm ；磁控濺射工作壓強O. 2 4Pa，優選2. OPa ;エ藝參數調整完畢后，接著進行制膜，得到薄膜樣品；步驟S4、將步驟S3得到的薄膜樣品置于真空爐中，于500 800°C (優選600°C )、真空狀態下(即O. OlPa)退火處理I 3h (優選2h)，得到化學通式為Sr5(PO4) 3Clx:mCe3+,nSn4+的所述鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜；其中，Sr5(PO4)3Clx為基質，Ce3+和Sn4+為摻雜元素。上述制備法步驟SI中，根據化學通式Sr5(PO4)3Clx:mCe3+，nSn4+(其中，χ的取值范
4圍為O. 8 I. 2，m取值范圍為O. 001 O. 027，n取值范圍為O. 001 O. 050，優選χ的取值為l，m取值范圍為O. 006，n取值范圍為O. 018)中各元素化學計量比，實際稱量SrO，SrCl2，P2O5,Ce2O3和SnO2粉體吋，按質量百分比=SrO占總量的55 70%,P2O5占總量的23 30%、SrCl2占總量的5 15%、Ce2O3占總量的O. I 3%、SnO2占總量的O. I 5% ;優選地，SrO占總量的62. 5%, P2O5占總量的27%、SrCl2占總量的8%、Ce2O3占總量的O. 7%, SnO2占總量的I. 8%。本發明還提供一種有機電致發光器件，如圖2所示，該器件為復合層狀結構，該復合層狀結構依次為襯底I、陽極層2、發光層3以及陰極層4 ;其中，襯底I為玻璃，陽極層2為ITO層，即ITO玻璃，可以購買獲得；發光層3為鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜層(該發光薄膜的化學通式為Sr5(PO4)3Clx:mCe3+, nSn4+ ;其中，Sr5(PO4)3C1X為基質，Ce3+和Sn4+為摻雜元素；x的取值范圍為O. 8 I. 2，m取值范圍為O. 001 O. 027，η取值范圍為O. 001
O.050，優選χ的取值為1，m取值范圍為O. 006，η取值范圍為O. 018)，襯底I為玻璃，陽極層2為ΙΤ0，陰極層4為Ag層，Ag層采用蒸鍍エ藝制備在薄膜表面。本發明采用磁控濺射設備，制備鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，得到薄膜的電致發光光譜(EL)中，在450nm和480nm波長區都有很強的發光峰，是電致發光器件的發展材料。下面結合附圖，對本發明的較佳實施例作進ー步詳細說明。實施例II、選用純度分別為99. 99%的SrO，SrCl2, P2O5, Ce2O3和SnO2粉體，根據質量百分比:SrO 62. 5%，SrCl2 8%，Ce203 O. 7%，Sn02 l. 8%和P2O5 27%，稱取 SrO，SrCl2,P2O5, Ce2O3和SnO2粉體的質量數分別為12. 5g、l. 6g、0. 14g、0. 36g、5. 4g ;這些粉體經過均勻混合后，在1250°C下燒結，自然冷卻，得到靶材樣品，將靶材樣品切割成直徑為50mm、厚度為2mm的祀材；2、將靶材裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體內；3、先后用丙酮、無水こ醇和去離子水超聲清洗玻璃，并對其進行氧等離子處理，完后放入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體內；其中，靶材和玻璃的基靶間距設定為60mm ；4、用機械泵和分子泵把磁控濺射鍍膜設備的真空腔體的真空度抽到5. OXKT4Pa ；5、調整磁控濺射鍍膜エ藝參數氬氣工作氣體流量為25SCCm ;磁控濺射工作壓強為2. OPa ;襯底溫度為500°C ;接著進行制膜，得到的薄膜樣品；6、將薄膜樣品在O. OlPa真空爐中退火2h，退火溫度為600°C，得到鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，即 Sr5(PO4)3Cl = O. 006Ce3+，0. 018Sn4+。實施例2I、、選用純度分別為99. 99%的SrO, SrCl2, P2O5, Ce2O3和SnO2粉體，根據質量百分比SrO 56. 9%，SrCl2 15%，Ce2O3 O. 1%，SnO2 5%和 P2O5 23%，稱取 SrO,SrCl2, P2O5, Ce2O3和SnO2粉體的質量數分別為11. 38g、3g、0. 2g、lg、4. 6g ;這些粉體經過均勻混合后，在900°C下燒結，自然冷卻，得到靶材樣品，將靶材樣品切割成直徑為50mm、厚度為2mm的祀材；2、將靶材裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體內；
3、先后用丙酮、無水こ醇和去離子水超聲清洗玻璃，并對其進行氧等離子處理，完后放入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體內；其中，靶材和玻璃的基靶間距設定為45mm ；4、用機械泵和分子泵把磁控濺射鍍膜設備的真空腔體的真空度抽到
I.OXKT3Pa ；5、調整磁控濺射鍍膜エ藝參數氬氣工作氣體流量為IOsccm ;磁控濺射工作壓強為4Pa ;襯底溫度為250°C ;接著進行制膜，得到的薄膜樣品；6、將薄膜樣品在O. OlPa真空爐中退火lh，退火溫度為500°C，得到鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，即 Sr5 (PO4) 3C1L2:0. OOlCe3+, O. 050Sn4+。實施例3I、選用純度分別為99. 99%的SrO，SrCl2, P2O5, Ce2O3和SnO2粉體，根據質量百分比SrO 70 %，SrCl2 5 %，Ce2O3 3 % 和，SnO2 O. I %，P2O5 — 21. 9%,稱取 SrO, SrCl2，P2O5, CeO2和SnO2粉體的質量數分別為14g、lg、0. 6g、0. 02g、4. 38g ;這些粉體經過均勻混合后，在1300°C下燒結，自然冷卻，得到靶材樣品，將靶材樣品切割成直徑為50mm、厚度為2mm的靶材；2、將靶材裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體內；3、先后用丙酮、無水こ醇和去離子水超聲清洗帶玻璃襯底，并對其進行氧等離子處理，完后放入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體內；其中，靶材和玻璃的基靶間距設定為90mm ；4、用機械泵和分子泵把磁控濺射鍍膜設備的真空腔體的真空度抽到
I.OXKT5Pa ；5、調整磁控濺射鍍膜エ藝參數氬氣工作氣體流量為35SCCm ;磁控濺射工作壓強為O. 2Pa ;襯底溫度為750°C ;接著進行制膜，得到的薄膜樣品；6、將薄膜樣品在O. OlPa真空爐中退火3h，退火溫度為800°C，得到鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，即 Sr5 (PO4)3Cla8:0. 027Ce3+，0. OOlSn4+。實施例4實施例4中，一種電致發光器件的制備，以實施例I制得發光薄膜作為發光層材料；其中，該電致發光器件的襯底為玻璃，陽極層為ITO (氧化銦錫)，起導電作用，兩者合在一起，稱作ITO玻璃，可以購買獲得。I、選用純度分別為99. 99%的SrO，SrCl2, P2O5, Ce2O3和SnO2粉體，根據質量百分比SrO 62. 5 %，SrCl2 8 %，Ce2O3 O. 7 %，SnO2 I. 8 % 和 P2O5 27 %，稱取 SrO，SrCl2, P2O5, Ce2O3 和 SnO2 粉體的質量數分別為 13. 5g、l. 6g、0. 14g、0. 36g、5. 4g ;經過均勻混合后，在1250°C下燒結，自然冷卻，得到靶材樣品，將靶材樣品切割成直徑為50mm、厚度為2mm的祀材；2、將靶材裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體內；3、先后用丙酮、無水こ醇和去離子水超聲清洗帶ITO玻璃，并對其進行氧等離子處理，完后放入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體內；其中，靶材和ITO玻璃的基靶間距設定為60mm ；4、用機械泵和分子泵把磁控濺射鍍膜設備的真空腔體的真空度抽到
5.OXKT4Pa ；
5、調整磁控濺射鍍膜エ藝參數氬氣工作氣體流量為25SCCm ;磁控濺射工作壓強為2. OPa ;襯底溫度為5000C ;接著進行制膜，得到的薄膜樣品，即Sr5(PO4)3CliO. 006Ce3+，
O.018Sn4+ ；6、將薄膜樣品在O. OlPa真空爐中退火2h，退火溫度為700°C，得到鈰錫共摻雜氯
磷酸鍶發光薄膜；7、采用蒸鍍技術，在(6)中的發光薄膜表面蒸鍍Ag層，作為陰極層，制得有機電致發光器件。圖3是實施例4得到鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜的電致發光光譜(EL)圖。由圖3可知，得到薄膜的電致發光光譜(EL)中，在450nm和480nm波長區都有很強的發光峰，是電致發光器件的發展材料。應當理解的是，上述針對本發明較佳實施例的表述較為詳細，并不能因此而認為是對本發明專利保護范圍的限制，本發明的專利保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，其特征在于，該發光薄膜的化學通式為Sr5(PO4) 3Clx:mCe3+,nSn4+ ;其中，Sr5 (PO4) 3C1X 為基質，Ce3+ 和 Sn4+ 為摻雜元素；x 的取值范圍為O. 8 I. 2，m取值范圍為O. 001 O. 027，η取值范圍為O. 001 O. 050。
2.根據權利要求I所述的鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，其特征在干，X的取值為l，m取值范圍為O. 006，η取值范圍為O. 018。
3.—種鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟SI,根據化學通式Sr5 (PO4) 3C1X:mCe3+, nSn4+中各元素化學計量比,稱取SrO, SrCl2,P2O5, CeO2和SnO2粉體，經過均勻混合后，在900 1300°C下燒結，制成靶材;其中，x的取值范圍為O. 8 I. 2，m取值范圍為O. 001 O. 027，η取值范圍為O. 001 O. 050 ； 步驟S2，將步驟SI中得到的靶材以及襯底裝入磁控濺射鍍膜設備的真空腔體內，并將真空腔體的真空度設置在I. OX KT3Pa I. OX KT5Pa之間； 步驟S3，調整磁控濺射鍍膜エ藝參數為基靶間距為45 90mm，磁控濺射工作壓強O. 2 4Pa，氬氣工作氣體的流量10 35SCCm，襯底溫度為250°C 750°C ;接著進行制膜，得到薄膜樣品； 步驟S4，將步驟S3得到的薄膜樣品于500 800°C下真空退火處理I 3h，得到化學通式為Sr5(PO4)3Clx:mCe3+，nSn4+的所述鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜；其中，Sr5(PO4)3Clx為基質，Ce3+和Sn4+為摻雜元素。
4.根據權利要求3所述的鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜的制備方法，其特征在干，所述步驟SI中，X的取值為l，m取值范圍為O. 006，η取值范圍為O. 018。
5.根據權利要求3或4所述的鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜的制備方法，其特征在干，所述步驟SI中，所述靶材制備的燒結溫度為1250°C。
6.根據權利要求3所述的鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜的制備方法，其特征在干，所述步驟S2中，所述真空腔體的真空度設置在5. OX 10_4Pa。
7.根據權利要求3所述的制鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜的備方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述基靶間距為60mm ;所述磁控濺射工作壓強為2. OPa ;所述氬氣工作氣體的流量為25SCCm ;所述襯底溫度為500°C。
8.根據權利要求3所述的鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中，所述真空退火處理中的退火溫度為600°C，退火時間為2h。
9.一種有機電致發光器件,該有機電致發光器件為復合層狀結構，該復合層狀結構依次為襯底、陽極層、發光層以及陰極層，其特征在于，所述發光層為鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，該發光薄膜的化學通式為Sr5 (PO4) 3Clx:mCe3+，nSn4+ ;其中，Sr5(PO4) 3C1X為基質，Ce3+和Sn4+為摻雜元素；x的取值范圍為O. 8 I. 2，m取值范圍為O. 001 O. 027，η取值范圍為 O. 001 O. 050。
10.根據權利要求9所述的有機電致發光器件，其特征在干，X的取值為l，m取值范圍為O. 006，η取值范圍為O. 018。
全文摘要
本發明屬于光電發光薄膜領域，其公開了一種鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜及其制備方法、有機電致發光器件；該發光薄膜的化學通式為Sr5(PO4)3Clx:mCe3+，nSn4+；其中，Sr5(PO4)3Clx為基質，Ce3+和Sn4+為摻雜元素；x的取值范圍為0.8～1.2，m取值范圍為0.001～0.027，n取值范圍為0.001～0.050。本發明采用磁控濺射設備，制備鈰錫共摻雜氯磷酸鍶發光薄膜，在450nm和480nm波長區都有很強的發光峰，是電致發光器件的發展材料。
文檔編號H01L51/54GK102911666SQ201110224340
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者周明杰, 王平, 陳吉星, 黃輝 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司