[发明专利]氧化锌发光材料及其制备方法

说明书

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(ZnO)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。

在本发明所述的氧化锌发光材料中，优选地，所述x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x的取值范围为0＜x≤0.15混合，x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℃，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x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℃，焙烧的时间为3～8h。

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。

附图说明

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0.1mol的ZnO和0.0001mol的NH₄Br，置于玛瑙研钵中充分研磨至混合均匀，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℃焙烧12h，冷却至室温，即得到ZnO:0.001Br氧化锌发光材料。

实施例2

称取0.1mol的ZnO和0.005mol的NH₄Cl，置于玛瑙研钵中充分研磨至混合均匀，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℃焙烧3h，冷却至室温，即得到ZnO:0.05Cl氧化锌发光材料。