[发明专利]铈掺杂氮氧硅镓的发光薄膜及其制备方法和电致发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种铈掺杂氮氧硅镓的发光薄膜及其制备方法。本发明还涉及一种使用该发光薄膜作为发光层的电致发光器件。

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。

在发光体系材料中，氮氧硅镓化合物具有良好的热稳定性和化学稳定性，以稀土离子掺杂的氮氧硅镓化合物在作为荧光粉已经得到深入的研究，能够得到良好的红绿光的激发。但是，氮氧硅镓化合物体系在制备成薄膜电致发光材料的报道仍十分少见。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种铈掺杂氮氧硅镓的发光薄膜。

本发明的技术方案如下:

本发明提供的铈掺杂氮氧硅镓的发光薄膜，其化学通式为:aGa_2-xO₃-bSi₃N₄:xCe³⁺；其中，aGa_2-xO₃-bSi₃N₄是基质，Ce³⁺是激活光离子，为发光薄膜的发光中心，x的取值范围为0.001～0.04，a的取值范围0.03～0.1，b的取值范围0.91～0.97；优选：x的取值为0.03，a的取值范围0.05，b的取值范围0.95。

本发明还提供上述铈掺杂氮氧硅镓的发光薄膜的制备方法，其利用脉冲激光沉积法（PLD）来制备，工艺步骤如下:

（1）、陶瓷靶材的制备:根据化学通式aGa_2-xO₃-bSi₃N₄:xCe³⁺中元素化学计量比，分别称取Ga₂O₃，Si₃N₄和CeO₂粉体，均匀混合后，在900～1300℃下烧结，制得陶瓷靶材；其中，x的取值范围为0.001～0.04，a的取值范围0.03～0.1，b的取值范围0.91～0.97；

优选，对陶瓷靶材进行切割，其规格为Φ50×2mm；烧结温度优选1250℃。

（2）、将制得的陶瓷靶材和ITO玻璃衬底装入镀膜设备的腔体中，密封腔体后，对腔体进行抽真空处理，控制腔体真空度为1.0×10^-3Pa～1.0×10^-5Pa；

优选，ITO玻璃衬底在放入腔体前需清洗处理:先后用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗带ITO的玻璃衬底，并用对其进行氧等离子处理，然后再放入真空腔体中；

抽真空处理是采用机械泵和分子泵把腔体进行的；腔体真空度为5.0×10^-4Pa。

（3）、设置镀膜工艺参数:设置基靶间距为45～95mm，衬底温度为250℃～750℃，镀膜激光的能量为80～300W，过程中通入流量为10～40sccm的氧气工作气体，工作压强为0.2～5Pa；待工艺参数设置完成后，进行镀膜处理；随后在ITO玻璃衬底的ITO层表面制得铈掺杂氮氧硅镓的发光薄膜，该发光薄膜的其化学通式为:aGa_2-xO₃-bSi₃N₄:xCe³⁺；其中，aGa_2-xO₃-bSi₃N₄是基质，Ce³⁺是激活光离子，为发光薄膜的发光中心，x的取值范围为0.001～0.04，a的取值范围0.03～0.1，b的取值范围0.91～0.97；

优选，镀膜工艺参数为:基靶间距为60mm，衬底温度为500℃，镀膜激光的能量为150W，过程中通入流量为20sccm的氧气工作气体，工作压强为3Pa,；以及x的取值为0.03，a的取值范围0.05，b的取值范围0.95。

氧气的作用是用来补偿靶材中流失的氧元素，减少氧空位形成的无辐射复合中心，增加发光效率。