鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光薄膜制備領(lǐng)域，尤其涉及一種鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜電致發(fā)光顯示器(TFELD)由于其主動發(fā)光、全固體化、耐沖擊、反應(yīng)快、視角大、適用溫度寬、工序簡單等優(yōu)點(diǎn)，已引起了廣泛的關(guān)注，且發(fā)展迅速。目前，研究彩色及至全色TFELD，開發(fā)多波段發(fā)光的材料，是該課題的發(fā)展方向。
[0003]在LED熒光粉的研究中，稀土摻雜的硫化物基質(zhì)的熒光粉，其激發(fā)光譜能夠較好地匹配現(xiàn)有的近紫外LED的發(fā)射光譜能夠得到良好的到藍(lán)光的激發(fā)。但是，用堿土硫化物作發(fā)光材料制備成電致發(fā)光的薄膜，仍未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種可以應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光器件中作為發(fā)光層材料的鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種鋪摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜，其結(jié)構(gòu)通式為MeS: xCe3+ ;其中，MeS是基質(zhì)，Me為Ca、Sr*Ba，Ce3+是激活元素，在薄膜中充當(dāng)主要的發(fā)光中心；x的值為0.01?0.08 ;優(yōu)選X的值為0.05 ;其中,硫化鋅ZnS基質(zhì)制備的發(fā)光薄膜已經(jīng)開始進(jìn)入商用，而Ca、Sr、Ba堿土金屬元素的硫化物MeS與之具有媲美的光學(xué)性質(zhì)，而且化學(xué)性能更加穩(wěn)定，可應(yīng)用于更多領(lǐng)域。
[0007]本發(fā)明還提供一種上述鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)、先后用甲苯、丙酮和乙醇分別超聲清洗襯底(襯底為南玻公司購買的ITO玻璃)5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，氮?dú)怙L(fēng)干后送入真空鍍膜設(shè)備反應(yīng)室；
[0009](2)、對真空鍍膜設(shè)備反應(yīng)室抽真空處理，使其真空度抽至1.0X10_2Pa?
1.0X 1-3Pa后；先于700°C下熱處理襯底10?30分鐘，然后溫度降為250°C?650°C (優(yōu)選 500。。)；
[0010](3)打開鍍膜設(shè)備的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)鍍膜工藝參數(shù):襯底托的轉(zhuǎn)速為50?1000轉(zhuǎn)/分，先通入氣流量為5?15sccm且含有機(jī)金屬源的Ar載氣,然后通入氣流量為10?200sccm的硫化氫，開始薄膜的沉積；其中，所述有機(jī)金屬源分別選用摩爾比為(1-x):x的化學(xué)式為(C5H5)2Me的環(huán)戊二烯堿土鹽和化學(xué)式為Ce(TMHD)4是金屬陽離子源；其中，通入硫化氫作為反應(yīng)氣，MOCVD法制備硫化物薄膜的必要條件，從反應(yīng)氣與載氣的流量對比看出，反應(yīng)氣一般為載氣量的10倍以上用量，從而使整個(gè)腔體的有機(jī)金屬源都處于硫氛圍中；
[0011](4)待沉積薄膜的厚度為80?300nm (優(yōu)選厚度為150nm)后，關(guān)閉含有機(jī)金屬源的Ar載氣，并繼續(xù)通硫化氫，且將反應(yīng)室的溫度降到室溫，即得到結(jié)構(gòu)通式為MeS:XCe3+的鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜；其中，MeS是基質(zhì)，Me為Ca、Sr或Ba，Ce3+是激活元素，在薄膜中充當(dāng)主要的發(fā)光中心；x的值為0.0l?0.08。
[0012]所述鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜的制備方法中，優(yōu)選，對真空鍍膜設(shè)備反應(yīng)室抽真空處理是采用機(jī)械泵和分子泵進(jìn)行抽真空的；優(yōu)選反應(yīng)室的真空度為4.0X 10_3Pa。
[0013]所述鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜的制備方法中，優(yōu)選鍍膜工藝參數(shù):襯底托的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，Ar載氣的氣流量為lOsccm，硫化氫的氣流量為120sccm。
[0014]本發(fā)明又提供一種上述鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜作為有機(jī)電致發(fā)光器件發(fā)光層薄膜的應(yīng)用。
[0015]本發(fā)明利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(M0CVD)，制備鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜(MeS:xCe3+)，得到薄膜的電致發(fā)光譜(EL)中，在540nm位置有很強(qiáng)的發(fā)光峰，相對發(fā)光強(qiáng)度約為2500，可作為薄膜電致發(fā)光器件的潛在應(yīng)用材料。
【附圖說明】
[0016]圖1為實(shí)施例8制得(的鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜的EL光譜圖；
[0017]圖2為實(shí)施例12制得的有機(jī)電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
[0019]實(shí)施例1:襯底為從南玻公司購買的ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，氮?dú)怙L(fēng)干后送入設(shè)備反應(yīng)室。用機(jī)械泵和分子泵腔體的真空度抽至4.0XlO^3Pa ;然后把襯底進(jìn)行700°C熱處理20分鐘，然后溫度降為500°C。打開旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)襯底托的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，通入C5H5)2Mg和Ce(TMHD)4的載氣Ar氣，摩爾流量比為0.95:0.05，流量為lOsccm。通入H2S,流量為120sCCm，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至150nm，關(guān)閉有機(jī)源和載氣，繼續(xù)通H2S,溫度降到100°C，取出鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜 MgS:0.05Ce3+。
[0020]實(shí)施例2:襯底為從南玻公司購買的ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，氮?dú)怙L(fēng)干后送入設(shè)備反應(yīng)室。用機(jī)械泵和分子泵腔體的真空度抽至1.0XlO^3Pa ;然后把襯底進(jìn)行700°C熱處理10分鐘，然后溫度降為250°C。打開旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)襯底托的轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，通入C5H5) 2Mg和Ce (TMHD) 4的載氣Ar氣，摩爾流量比為0.92:0.08，流量為lOsccm，通入H2S,流量為lOsccm，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至80nm，關(guān)閉有機(jī)源和載氣，繼續(xù)通H2S,溫度降到80°C，取出鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜 MgS:0.08Ce3+。
[0021]實(shí)施例3:襯底為從南玻公司購買的ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，氮?dú)怙L(fēng)干后送入設(shè)備反應(yīng)室。用機(jī)械泵和分子泵腔體的真空度抽至1.0X10_2Pa ;然后把襯底進(jìn)行700°C熱處理30分鐘，然后溫度降為650°C。打開旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)襯底托的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分，通入C5H5) 2Mg和Ce (TMHD) 4的載氣Ar氣，摩爾流量比為0.99:0.01，流量為lOsccm。通入H2S,流量為200sCCm，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至300nm，關(guān)閉有機(jī)源和載氣，繼續(xù)通H2S,溫度降到60°C，取出鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜 MgS:0.0ICe3+。
[0022]實(shí)施例4:襯底為從南玻公司購買的ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，氮?dú)怙L(fēng)干后送入設(shè)備反應(yīng)室。用機(jī)械泵和分子泵腔體的真空度抽至4.0XlO^3Pa ;然后把襯底進(jìn)行700°C熱處理20分鐘，然后溫度降為500°C。打開旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)襯底托的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，通入C5H5)2Ca和Ce(TMHD)4的載氣Ar氣，摩爾流量比為0.95:0.05，流量為lOsccm。通入H2S,流量為120sCCm，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至150nm，關(guān)閉有機(jī)源和載氣，繼續(xù)通H2S,溫度降到100°C，取出鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜 CaS:0.05Ce3+。
[0023]實(shí)施例5:襯底為從南玻公司購買的ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，氮?dú)怙L(fēng)干后送入設(shè)備反應(yīng)室。用機(jī)械泵和分子泵腔體的真空度抽至1.0XlO^3Pa ;然后把襯底進(jìn)行700°C熱處理10分鐘，然后溫度降為250°C。打開旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)襯底托的轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，通入C5H5) 2Ca和Ce (TMHD) 4的載氣Ar氣，摩爾流量比為0.92:0.08，流量為lOsccm，通入H2S,流量為lOsccm，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至80nm，關(guān)閉有機(jī)源和載氣，繼續(xù)通H2S,溫度降到80°C，取出鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜 CaS:0.08Ce3+。
[0024]實(shí)施例6:襯底為從南玻公司購買的ITO玻璃，先后用甲苯、丙酮和乙醇超聲清洗5分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈，氮?dú)怙L(fēng)干后送入設(shè)備反應(yīng)室。用機(jī)械泵和分子泵腔體的真空度抽至1.0XlO^2Pa ;然后把襯底進(jìn)行700°C熱處理30分鐘，然后溫度降為650°C。打開旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)節(jié)襯底托的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分，通入C5H5) 2Ca和Ce (TMHD) 4的載氣Ar氣，摩爾流量比為0.99:0.01，流量為lOsccm。通入H2S,流量為200sCCm，開始薄膜的沉積。薄膜的厚度沉積至300nm，關(guān)閉有機(jī)源和載氣，繼續(xù)通H2S,溫度降到60°C，取出鈰摻雜堿土硫化物發(fā)光薄膜 CaS:0.01Ce3+o
[0025]實(shí)施例7:襯