[发明专利]一种钼酸铋基透明铁电发光薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能薄膜材料领域，具体地，涉及一种钼酸铋基透明铁电发光薄膜及其制备方法。

背景技术

铁电薄膜是将铁电块体材料制备成纳米厚度的薄膜材料，其具备铁电块体材料的物理性质，如铁电特性、介电特性、压电特性、热释电特性等，从而在微电子器件、微型机械、传感器等领域具有较好的应用价值。

铁电发光薄膜，是同时具备铁电特性和光致发光特性的铁电薄膜，其在微纳光电子材料与器件领域具有重要的应用价值。

目前，已经研究开发的铁电发光薄膜有稀土掺杂钛酸铋(BiLn)₄Ti₃O₁₂、稀土掺杂钛酸钡(BaLn)TiO₃、稀土掺杂钒酸铋(BiLn)₂VO_5.5等体系，其中Ln是稀土元素。

探究不同的铁电材料作为基质，开发新型铁电发光薄膜，可以拓展该类材料的应用领域，满足不同条件下的应用需求。迄今为止，尚无采用Bi₂MoO₆作为透明铁电发光薄膜基质材料的报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钼酸铋基透明铁电发光薄膜。该薄膜采用Bi₂MoO₆作为基质，通过掺杂稀土离子Eu、Pr、Er、Tm或Yb等得到了一种既保持钼酸铋薄膜的铁电性能，又具有光致发光特性的薄膜。

本发明的另一目的在于提供上述钼酸铋基透明铁电发光薄膜的制备方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。

一种钼酸铋基透明铁电发光薄膜，以Bi₂MoO₆为基质掺杂稀土元素，其化学组成为(Bi_2-xLn_x)MoO₆，其中Ln是稀土元素Eu、Pr、Er、Tm或Yb中的一种，式中0<x≤0.50。

现有技术中有采用钛酸铋Bi₄Ti₃O₁₂、钛酸钡BaTiO₃或钛酸铋钡BaBi₄Ti₄O₁₅为基质掺杂稀土离子的铁电薄膜；本发明以Bi₂MoO₆为基质，所得薄膜的光致发光强度明显高于相同稀土元素掺杂量的钛酸盐铁电薄膜。

优选地，发光薄膜(Bi_2-xLn_x)MoO₆的厚度为100~1000nm，厚度越厚，发光强度越强；x越大发光强度越强。

本发明还提供上述一种钼酸铋基透明铁电发光薄膜的制备方法，包括如下步骤：

S1.将钼酸铵或乙酰丙酮钼溶于溶剂中，经加热、混匀、降温后，得到前驱体溶液A；

S2.将硝酸铋、稀土硝酸盐溶于溶剂中，加入稳定剂，得到前驱体溶液B；

S3.将前驱体溶液A和B混匀、陈化，得到前驱体溶液C；

S4.将前驱液溶液C旋涂在衬底上，再烘烤，然后将薄膜进行退火处理，冷却后取出，即得到所述钼酸铋基透明铁电发光薄膜；

其中，S2所述稀土硝酸盐为Eu³⁺、Pr³⁺、Er³⁺、Tm³⁺或Yb³⁺的硝酸盐。

优选地，步骤S1所述溶剂为乙二醇。

优选地，步骤S1所述加热的温度为50℃。

优选地，步骤S2所述溶剂为乙二醇甲醚和冰醋酸的混合液，稳定剂为乙酰丙酮。优选地，乙二醇甲醚和冰醋酸的体积比在0.5~2之间。更优选地，乙二醇甲醚和冰醋酸的体积比为2:1。

优选地，步骤S3所述前驱体溶液C的浓度为0.05~0.20mol/L。

优选地，步骤S3所述陈化的时间为24h。

优选地，步骤S4所述的旋涂是采用旋转涂覆法，旋涂速度为2000~4000转/分，时间为20~40秒。

优选地，步骤S4所述的衬底为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃、石英玻璃、硅片、氧化硅衬底、铂衬底、蓝宝石衬底、钛酸锶单晶衬底、钛酸锶掺铌单晶衬底、氯化钠透明衬底或氧化镁透明衬底。

优选地，步骤S4所述的退火处理指在空气或氧气气氛下灼烧，退火处理的温度为550~750℃，时间为1~3小时。