[发明专利]氧化锌基发光材料及其制备方法有效
申请号: | 201010207846.4 | 申请日: | 2010-06-23 |
公开(公告)号: | CN102295925A | 公开(公告)日: | 2011-12-28 |
发明(设计)人: | 周明杰;吕婷;马文波 | 申请(专利权)人: | 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技术有限公司 |
主分类号: | C09K11/54 | 分类号: | C09K11/54 |
代理公司: | 深圳中一专利商标事务所 44237 | 代理人: | 彭年才 |
地址: | 518052 广东省深*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 氧化锌 发光 材料 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明属于半导体材料技术领域,具体涉及一种氧化锌基发光材料及其制备方法。
背景技术
ZnO作为一种新型的Ⅱ-Ⅵ族直接宽带隙半导体材料,在室温下具有很高的激子束缚能60meV和良好的C轴择优取向的六角纤锌矿结构,其较大的禁带宽度3.37eV具有广泛的发光域值范围和良好的光、热稳定性,在大气中不易被氧化,这些特性使它具备了在室温下甚至更高温度下工作的特点。此外,氧化锌还具有导电性好、抗辐射能力强、容易成膜等优点。但是,就目前的氧化锌基发光材料而言,仍存在发光亮度弱、发光效率低的问题,因此,如何增强所制备氧化锌薄膜的紫外发光强度一直是材料学和微电子学领域中半导体发光材料研究的重要内容。
发明内容
有鉴于此,需要提供一种发光效率高、亮度高的氧化锌基发光材料及其制备方法。
一种氧化锌基发光材料,其包括氧化锌发光基质以及掺杂于所述氧化锌发光基质中的金属粒子,所述发光材料的化学组成表示为ZnO∶Mx,其中M表示金属粒子,x为金属粒子与ZnO的摩尔比例,x的取值范围为0.00002~0.01。
以及,一种氧化锌基发光材料的制备方法,其包括如下步骤:
按化学组成ZnO∶Mx中元素的摩尔比例提供锌离子的源化合物及金属粒子M,x的取值范围为0.00002~0.01;
在锌离子的源化合物中加入稳定剂和金属粒子M,用溶剂溶解,在40-70℃温度下水浴搅拌4-8小时后,得到前驱体溶液;
将所得的前驱体溶液在50~80℃温度下陈化56~90小时,得到化学组成为ZnO∶Mx的胶体;
将ZnO∶Mx胶体进行热处理,形成所述氧化锌基发光材料。
在上述氧化锌基发光材料及其制备方法中,通过在氧化锌发光基质中掺杂金属粒子,利用金属粒子产生等离子体效应,使氧化锌薄膜的内量子效率大大提高,进而有效增强了氧化锌薄膜的紫外发光强度和发光亮度。另外,该氧化锌基发光材料可通过液相合成法和热处理即可制得发光材料,该制备方法简单易控制,对设备要求低,成本低,利于工业化生产,具有广阔的生产应用前景。
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是本发明实施例的氧化锌基发光材料的制备方法流程图。
图2显示本发明实施例1所制备ZnO:Ag0.0001薄膜在阴极射线7KV电压激发下的光谱图a,以及同等条件下未加入金属粒子的ZnO薄膜的光谱图b,图中光谱图是采用岛津RF-5301PC光谱仪分析得出。
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详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种氧化锌基发光材料,其包括氧化锌发光基质以及掺杂于所述氧化锌发光基质中的金属粒子,该发光材料的化学组成表示为ZnO∶Mx,其中M表示金属粒子,x为金属粒子与ZnO的摩尔比例,x的取值范围为0.00002~0.01。
其中,发光材料可以为荧光粉末形式或者是荧光薄膜的形式,根据具体应用需求而变化。当采用荧光粉末的形式时,荧光粉的粒度为100纳米~5微米。当采用薄膜的形式时,薄膜的厚度为100纳米~2微米。氧化锌发光基质具有广泛的发光域值范围和良好的光、热稳定性,在大气中不易被氧化,这些特性使它具备了在室温下甚至更高温度下工作的特点。此外,氧化锌还具有导电性好、抗辐射能力强、容易成膜等优点。另外,氧化锌发光基质可与金属粒子一起通过液相合成法(包括水浴和陈化等步骤)形成,有利于金属粒子均匀地分散掺杂于氧化锌发光基质中。
所述金属粒子的材质选用能产生等离子体效应的金属,可以是贵金属,例如为Ag、Au、Pt、Pd中的至少一种。这些金属都具有较好的导电性能,对化学药品的抵抗力相当大,在一般条件下不易引起化学反应,不易受腐蚀,化学物理性能较稳定。而且,在氧化锌发光基质中,金属材质以粒子形式掺杂于氧化锌发光基质中,能产生等离子体效应,利用等离子体的耦合效应,使氧化锌薄膜的内量子效率大大提高,进而有效增强了氧化锌薄膜的紫外发光强度和发光亮度。
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