本发明属于光电发光薄膜领域,其公开了一种铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜、其制备方法及有机电致发光器件;该发光薄膜的化学通式为Ca
1.一种铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1,按质量百分比,分别称取14~17.6%的CaO、13.4~40.2%的Lu₂O₃、5.9~11.8%的Eu₂O₃以及余量的MoO₃原料,并经过研磨混合均匀后,在900~1300°C下烧结,制成靶材;步骤S2,将步骤S1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内,并将真空腔体的真空度设置在1.0×10^-3Pa~1.0×10^-5Pa之间;步骤S3,调整磁控溅射镀膜工艺参数为:基靶间距为45~95mm,磁控溅射工作压强0.2~4Pa,氩气工作气体的流量10~35sccm,衬底温度为250°C~750°C;接着进行制膜,得到薄膜样品;步骤S4,将步骤S3得到的薄膜样品于500~800°C下真空退火处理1~3h,得到化学通式为Ca_1-x-yLu_yMoO₄:xEu³⁺;其中,Ca_1-x-yLu_yMoO₄为基质,Eu³⁺为掺杂离子,x的取值范围为0.1~0.2,y的取值范围为0.2~0.6。
2.根据权利要求1所述的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,CaO、Lu₂O₃、Eu₂O₃以及MoO₃原料的质量百分比分别为15.8%、26.8%、8.9%和48.5%时;相应地,步骤S4中,x的取值为0.15,y的取值为0.4。
3.根据权利要求1或2所述的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述靶材制备的烧结温度为1250°C。
4.根据权利要求1所述的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述真空腔体的真空度设置在5.0×10^-4Pa。
5.根据权利要求1所述的制铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的备方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述基靶间距为60mm;所述磁控溅射工作压强为2.0Pa;所述氩气工作气体的流量为25sccm;所述衬底温度为500°C。
6.根据权利要求1所述的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述真空退火处理中的退火温度为600°C,退火时间为2h。技术领域
本发明涉及光电发光薄膜领域,尤其涉及一种铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜及其制备方法。本发明还涉及一种使用该铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜作为发光层的有机电致发光器件。
背景技术
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的材料,是该课题的发展方向。近年来,随着科学和技术的进步,很多领域对光电子材料提出了更高的要求,新型的光电子材料不断出现,原有的材料体系的性能不断地改善;稀土离子掺杂的钼酸盐更是一个具有吸引力的闪烁体和荧光粉材料。
发明内容
本发明目的在于提供一种以钼酸镥钙为基质、铕元素为主要发光中心的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜。本发明的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜,其化学通式为Ca_1-x-yLu_yMoO₄:xEu³⁺;其中,Ca_1-x-yLu_yMoO₄为基质,Eu³⁺为掺杂离子,x的取值范围为0.1~0.2,y的取值范围为0.2~0.6;优选,x的取值为0.15,y的取值为0.4。本发明的另一发明目的在于提供上述铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的制备方法,其制备工艺步骤如下:步骤S1,按质量百分比,分别称取14~17.6%的CaO、13.4~40.2%的Lu₂O₃、5.9~11.8%的Eu₂O₃以及余量的MoO₃原料,并经过研磨混合均匀后,在900~1300°C下烧结,制成靶材;步骤S2,将步骤S1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内,并将真空腔体的真空度设置在1.0×10^-3Pa~1.0×10^-5Pa之间;步骤S3,调整磁控溅射镀膜工艺参数为:基靶间距为45~95mm,磁控溅射工作压强0.2~4Pa,氩气工作气体的流量10~35sccm,衬底温度为250°C~750°C;接着进行制膜,得到薄膜样品;步骤S4,将步骤S3得到的薄膜样品于500~800°C下真空退火处理1~3h,得到化学通式为Ca_1-x-yLu_yMoO₄:xEu³⁺;其中,Ca_1-x-yLu_yMoO₄为基质,Eu³⁺为掺杂离子;x的取值范围为0.1~0.2,y的取值范围为0.2~0.6。上述铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的制备方法中:当所述步骤S1中的CaO、Lu₂O₃、Eu₂O₃以及MoO₃原料的质量百分比分别为15.8%、26.8%、8.9%和48.5%时;相应地,步骤S4中,x的取值为0.15,y的取值为0.4;上述步骤S1中,优选所述靶材制备的烧结温度为1250°C;上述步骤S2中,优选所述真空腔体的真空度设置在5.0×10^-4Pa;上述步骤S3中,优选所述基靶间距为60mm;所述磁控溅射工作压强为2.0Pa;所述氩气工作气体的流量为25sccm;所述衬底温度为500°C;上述步骤S4中,优选所述真空退火处理中的退火温度为600°C,退火时间为2h。本发明的又一目的在于提供一种有机电致发光器件,其发光层为铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜,该发光薄膜的化学通式为Ca_1-x-yLu_yMoO₄:xEu³⁺;其中,Ca_1-x-yLu_yMoO₄为基质,Eu³⁺为掺杂离子,x的取值范围为0.1~0.2,y的取值范围为0.2~0.6;优选,x的取值为0.15,y的取值为0.4。。本发明的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜,采用磁控溅射设备制备获得,该发光薄膜的电致发光谱(EL)中,其红色发光峰主要由614nm的⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁和590nm的⁵D₀→⁷F₁磁偶极跃迁组成。
附图说明
图1为本发明铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的制备工艺流程图;图2是本发明有机电致发光器件的结构示意图;图3为实施例1制得的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的XRD图;图4是实施例1得到的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的电致发光光谱。
具体实施方式
本发明提供铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜,其化学通式为Ca_1-x-yLu_yMoO₄:xEu³⁺;其中,Ca_1-x-yLu_yMoO₄为基质,Eu³⁺为掺杂离子,x的取值范围为0.1~0.2,y的取值范围为0.2~0.6;优选,x的取值为0.15,y的取值为0.4。本发明的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜(Ca_1-x-yLu_yMoO₄:xEu³⁺),采用磁控溅射设备制备获得,该发光薄膜的电致发光谱(EL)中,其红色发光峰主要由614nm的⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁和590nm的⁵D₀→⁷F₁磁偶极跃迁组成。上述铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的制备方法,如图1所示,其制备工艺步骤如下:步骤S1,按质量百分比,分别称取14~17.6%的CaO、13.4~40.2%的Lu₂O₃、5.9~11.8%的Eu₂O₃以及余量的MoO₃原料,并经过研磨混合均匀后,在900~1300°C下烧结,制成靶材;步骤S2,将步骤S1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内,并将真空腔体的真空度设置在1.0×10^-3Pa~1.0×10^-5Pa之间;步骤S3,调整磁控溅射镀膜工艺参数为:基靶间距为45~95mm,磁控溅射工作压强0.2~4Pa,氩气工作气体的流量10~35sccm,衬底温度为250°C~750°C;接着进行制膜,得到薄膜样品;步骤S4,将步骤S3得到的薄膜样品于500~800°C下真空退火处理1~3h,得到化学通式为Ca_1-x-yLu_yMoO₄:xEu³⁺;其中,Ca_1-x-yLu_yMoO₄为基质,Eu³⁺为掺杂离子,x的取值范围为0.1~0.2,y的取值范围为0.2~0.6。上述铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的制备方法中:当所述步骤S1中的CaO、Lu₂O₃、Eu₂O₃以及MoO₃原料的质量百分比分别为15.8%、26.8%、8.9%和48.5%时;相应地,步骤S4中,x的取值为0.15,y的取值为0.4;上述步骤S1中,优选所述靶材制备的烧结温度为1250°C;上述步骤S2中,优选所述真空腔体的真空度设置在5.0×10^-4Pa;上述步骤S3中,优选所述基靶间距为60mm;所述磁控溅射工作压强为2.0Pa;所述氩气工作气体的流量为25sccm;所述衬底温度为500°C;上述步骤S4中,优选所述真空退火处理中的退火温度为600°C,退火时间为2h,真空度为0.01Pa。采用上述工艺制备铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜(Ca_1-x-yLu_yMoO₄:xEu³⁺),其工艺成熟、操作简单,适合于工业化生产。本发明还提供一种有机电致发光器件,该有机电致发光器件的发光层采用上述铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜,该钼酸镥钙发光薄膜的化学通式为Ca_1-x-yLu_yMoO₄:xEu³⁺;其中,Ca_1-x-yLu_yMoO₄为基质,Eu³⁺为掺杂离子,x的取值范围为0.1~0.2,y的取值范围为0.2~0.6;优选,x的取值为0.15,y的取值为0.4。如图2所示,该有机电致发光器件的层叠结构为:衬底1/导电阳极层2/发光层3/阴极层4;其中,衬底1采用玻璃,导电阳极层2采用ITO,两种合在一起,简称为ITO玻璃;ITO玻璃可以通过购买获得,也可以通过磁控溅射的方法制得;发光层3则通过磁控溅射技术制备在ITO层表面;阴极层4采用Ag层,通过蒸镀工艺制备在发光层的表面。下面结合附图,对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。实施例11、按照质量百分比,称取粉体:CaO为15.8%、Lu₂O₃为26.8%、Eu₂O₃为8.9%和MoO₃为48.5%;这些粉体经过研磨混合均匀后,在1250°C下烧结,自然冷却,得到靶材样品,将靶材样品切割成直径为50mm、厚度为2mm的靶材;2、将靶材装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内;3、先后用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗玻璃衬底,并对其进行氧等离子处理,完后放入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内;其中,靶材和玻璃的基靶间距设定为60mm;4、用机械泵和分子泵把磁控溅射镀膜设备的真空腔体的真空度抽到5.0×10^-4Pa;5、调整磁控溅射镀膜工艺参数:氩气工作气体流量为25sccm;磁控溅射工作压强为2.0Pa;衬底温度为500°C;接着进行制膜,得到的薄膜样品;6、将薄膜样品在0.01Pa真空炉中退火2h,退火温度为600°C,得到铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜,即Ca_0.45Lu_0.4MoO₄:0.15Eu³⁺。图3为实施例1制得的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的XRD图;对照PDF卡片,图3中的衍射峰为钼酸镥钙基质的结晶峰,没出现铕掺杂元素相关的峰,说明掺杂元素是进入了基质的晶格。图4是实施例1得到的铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜的电致发光光谱(EL)图;由图4可知,红色发光峰主要由614nm的⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁和590nm的⁵D₀→⁷F₁磁偶极跃迁组成。实施例21、、按照质量百分比,称取粉体:CaO为14%、Lu₂O₃为40.2%、Eu₂O₃为5.9%和MoO₃为39.9%;这些粉体经过研磨混合均匀后,在900°C下烧结,自然冷却,得到靶材样品,将靶材样品切割成直径为50mm、厚度为2mm的靶材;2、将靶材装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内;3、先后用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗玻璃,并对其进行氧等离子处理,完后放入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内;其中,靶材和玻璃的基靶间距设定为45mm;4、用机械泵和分子泵把磁控溅射镀膜设备的真空腔体的真空度抽到1.0×10^-3Pa;5、调整磁控溅射镀膜工艺参数:氩气工作气体流量为10sccm;磁控溅射工作压强为4Pa;衬底温度为250°C;接着进行制膜,得到的薄膜样品;6、将薄膜样品在0.01Pa真空炉中退火1h,退火温度为500°C,得到铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜,即Ca_0.3Lu_0.6MoO₄:0.1Eu³⁺。实施例31、按照质量百分比,称取粉体:CaO为17.6%、Lu₂O₃为13.4%、Eu₂O₃为11.8%和MoO₃为57.2%;这些粉体经过研磨混合均匀后,在1300°C下烧结,自然冷却,得到靶材样品,将靶材样品切割成直径为50mm、厚度为2mm的靶材;2、将靶材装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内;3、先后用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗带玻璃衬底,并对其进行氧等离子处理,完后放入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内;其中,靶材和玻璃的基靶间距设定为95mm;4、用机械泵和分子泵把磁控溅射镀膜设备的真空腔体的真空度抽到1.0×10^-5Pa;5、调整磁控溅射镀膜工艺参数:氩气工作气体流量为35sccm;磁控溅射工作压强为0.2Pa;衬底温度为750°C;接着进行制膜,得到的薄膜样品;6、将薄膜样品在0.01Pa真空炉中退火3h,退火温度为800°C,得到铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜,即Ca_0.6Lu_0.2MoO₄:0.2Eu³⁺。实施例4实施例4中,一种电致发光器件的制备,以实施例1制得发光薄膜作为发光层材料;其中,该电致发光器件的衬底为玻璃,阳极层为ITO(氧化铟锡),起导电作用,两者合在一起,称作ITO玻璃,可以购买获得。1、按照质量百分比,称取粉体:CaO为15.8%、Lu₂O₃为26.8%、Eu₂O₃为8.9%和MoO₃为48.5%;这些粉体经过研磨混合均匀后,在1250°C下烧结,自然冷却,得到靶材样品,将靶材样品切割成直径为50mm、厚度为2mm的靶材;2、将靶材装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内;3、先后用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗ITO玻璃,并对其进行氧等离子处理,完后放入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内;其中,靶材和ITO玻璃的基靶间距设定为60mm;4、用机械泵和分子泵把磁控溅射镀膜设备的真空腔体的真空度抽到5.0×10^-4Pa;5、调整磁控溅射镀膜工艺参数:氩气工作气体流量为25sccm;磁控溅射工作压强为2.0Pa;衬底温度为500°C;接着进行制膜,得到的薄膜样品;6、将薄膜样品在0.01Pa真空炉中退火2h,退火温度为700°C,得到铕掺杂钼酸镥钙发光薄膜,即Ca_1-x-yLu_yMoO₄:xEu³⁺;7、采用蒸镀技术,在步骤6中的发光薄膜表面蒸镀Ag层,作为阴极层,制得有机电致发光器件。应当理解的是,上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细,并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制,本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。