[发明专利]一种长波紫外激发的白光发光材料及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种白光发光材料，具体说，是涉及一种长波紫外激发的白光发光材料及其制备和应用。

背景技术

近年来随着各种功能材料的广泛应用，对材料发光性质的研究不断深入，同时也由于白光发光器件(LED)、激光二极管(LD)、真空荧光显示器(VFD)以及最近新发展最有潜力的场发射平板显示器(FED)等巨大市场需求，促进了人们对III-V族和II-VI族半导体材料的研究。

氧化锌是重要的半导体材料，在大气中不容易被氧化，具有很高的化学和热稳定性，激子束缚能大，室温下不易被热激发，容易实现受激发射，允许激子高温下复合，是制作与激子相关的光学器件中最有希望的材料，也是少数几种易于实现量子尺寸效应的氧化物半导体之一，可用作光电池、陶瓷、压敏、传感器、催化剂、发光材料等。另外，氧化锌是一种具有纤锌矿结构的六方晶体，根据能带结构，氧化锌晶体内部的晶格缺陷或掺杂的杂质对它的电学和光学性质会产生巨大的影响。研究发现：氧化锌晶体内的晶格缺陷例如氧缺陷、锌缺陷、锌间隙、氧反替位等等可以导致400～730nm的可见发射。

近年来，在氧化锌中掺杂主族元素制备发光材料的研究引起了科学界的高度重视。研究发现：由于镁、锌元素的电负性、原子半径等相差不大，镁很有可能掺杂进入氧化锌的晶格当中造成缺陷引起氧化锌体系的光电性质发生明显的改变；但是，镁的稳定性与生长温度之间存在明显的差异，在氧化锌的制备过程中，镁的掺杂是很困难的。如何使用简单制备方法使镁能有效掺杂进入氧化锌的晶格，得到长波紫外激发的白光发光材料是目前科学界亟需解决的一个难题。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述亟需解决的难题，提供一种长波紫外激发的白光发光材料-ZnO:xMg及其一种工艺简单、成本低廉的制备方法和其应用。

为达到上述发明目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种长波紫外激发的白光发光材料，其组成由以下通式表示：ZnO:xMg，其中：0.01≤x≤0.1。

上述x值由镁源与锌源的摩尔比决定。

上述长波紫外激发的白光发光材料-ZnO:xMg的制备方法包括以下步骤：

1)称取锌源及镁源原料，锌源与镁源的摩尔比为1∶x，0.01≤x≤0.1；

2)将上述原料在通风橱中研磨30～40分钟，得前驱物；

3)将上述前驱物置马弗炉于950～1050℃下烧结1～2小时；

4)研磨5～10分钟，即得目标产物。

上述锌源及镁源均为固体，在空气中稳定，不易吸潮且在高温下易于转变为相应的氧化物，例如：锌源可以为硫化锌、氧化锌或醋酸锌；镁源可以为氯化镁、醋酸镁或镁粉。其中，锌源以含硫原子或单质硫最好，镁源以含氯原子最好，因为少量硫、氯离子的存在可以提高载流子浓度，从而提高发光强度。

因为性能测试结果表明，本发明的长波紫外激发的白光发光材料在385～395nm的长波紫外区有很强的吸收，在450～600nm有很强的发射，所以所述发光材料可用于白光发光器件(LED)、激光二极管(LD)、平板显示器(FPD)、真空荧光显示器(VFD)以及场发射显示器(FED)等。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)实现了镁有效掺杂进入氧化锌的晶格，得到以氧化锌作为基质、掺杂的镁所造成的晶格缺陷为发光中心的长波紫外激发的白光发光材料。

2)制备工艺简单易操作，原料价廉易得，适合工业化生产，反应过程基本没有工业三废，属于绿色环保、低能耗、高效益产业。

附图说明

图1为本发明的长波紫外激发的白光发光材料-ZnO:xMg的XRD图；

图2为本发明的长波紫外激发的白光发光材料-ZnO:xMg的荧光光谱图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围：

实施例1

称取0.02mol ZnS和0.002mol MgCl₂(锌源与镁源的摩尔比为1∶0.1)；在通风橱中研磨30～40分钟，得前驱物；将所得前驱物置马弗炉于950～1050℃下烧结1～2小时；研磨5～10分钟，即得一种长波紫外激发的白光发光材料，其组成为ZnO:xMg，x＝0.1。

所得样品的XRD图(测试条件为：电压40kV，电流40mA，扫描速度8°/min)表明：样品主相为氧化锌，即，所得发光材料是以氧化锌作为基质(见图1所示)。