[发明专利]锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜及其制备方法和电致发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电材料技术领域，尤其涉及锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜及其制备方法。本发明还涉及应用所述锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜的电致发光器件。

背景技术

薄膜型电致发光器件由于其主动发光、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，研究彩色及至全色的薄膜型电致发光器件，开发应用于薄膜型电致发光电致发光器件的多波段发光的材料，是目前的发展方向。

在电致发光器件的研究中，用稀土掺杂的锑硅酸盐作为发光材料而制备得的荧光粉已出现了，该荧光粉激发的光谱能够较好地匹配现有的近紫外发光二极管（LED）的发射光谱，且该荧光粉能够得到良好的红光到蓝光的激发。但该荧光粉由于纯度高的稀土难供求而限制了其制备。为便于电致发光器件的的制备，掺杂物质为非稀土元素的发光材料是目前的另一发展方向。

然而综上所述的两发展方向，用掺杂物质为非稀土元素的发光材料制备得的发光薄膜仍然未见进展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用非稀土掺杂的锑硅酸盐作为发光材料而制备得的发光薄膜。

针对上述目的，本发明提出一种锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜，其化学通式为MeSb_2-xSi₂O₁₀：xMn⁴⁺；其中：

MeSb_2-xSi₂O₁₀是基质，Mn⁴⁺是掺杂元素；

x的取值范围为0.01～0.08，优选为0.05；

Me为Zn、Mg、Ca、Sr或Ba。

所述锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜的厚度为80～300nm，优选为150nm。

本发明的另一发明目的在于提供锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜的制备方法。

针对上述目的，本发明提出本发明提出一种锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜的制备方法，其包括如下步骤：

将衬底装入化学气相沉积设备的反应室中，然后将所述衬底在600℃～800℃下热处理10分钟～30分钟，并将所述反应室的真空度设置为1.0×10^-3Pa～1.0×10^-2Pa，优选4.0×10^-3Pa；调节所述衬底的温度为250℃～650℃，优选500℃，转速为50转/分钟～1000转/分钟，优选300转/分钟，采用氩气作为载体，所述氩气的流量为5～15sccm，优选10sccm，所述氩气含有四种有机源，所述四种有机源分别为摩尔比为1：（2-x）：2：x的环戊二烯碱土盐、三甲基锑、硅烷和甲基二茂锰；

再通入氧气，沉积得到所述锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜；所述氧气的流量为10～200sccm，优选120sccm；所述锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜的化学通式为MeSb_2-xSi₂O₁₀：xMn⁴⁺；其中，x的取值范围为0.01～0.08，优选为0.05；Me为Zn、Mg、Ca、Sr或Ba。所述锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜的厚度为80nm～300nm。

本发明的又一发明目的在于提供一种电致发光器件。

针对上述目的，本发明还提出一种电致发光器件，其为复合层状结构，所述复合层状结构依次为玻璃基片、阳极层、发光层以及阴极层，所述发光层为锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜，所述锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜的化学通式为MeSb_2-xSi₂O₁₀：xMn⁴⁺；其中：MeSb_2-xSi₂O₁₀是基质，Mn⁴⁺是掺杂元素；x的取值范围为0.01～0.08，优选0.05；Me为Zn、Mg、Ca、Sr或Ba。所述锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜的厚度为80～300nm。

本发明的化学气相沉淀的原理为：金属有机化合物与氧气相混合后随惰性气流通入反应腔，混合气体流经加热的衬底表面时，在衬底表面发生热分解反应，并外延生长成化合物单晶薄膜，其中，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。所述化学气相沉淀具有薄膜生长易于控制和薄膜纯度高的优点，因此本发明采用化学气相沉积设备来制备锰掺杂锑硅酸盐发光薄膜。