[发明专利]一种锰掺杂钪砷酸盐发光材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电材料技术领域，具体涉及一种锰掺杂钪砷酸盐发光材料、其制备方法、应用该发光材料的薄膜电致发光器件及其制备方法。

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。目前，研究彩色及至全色的薄膜电致发光显示器(TFELD)，开发多波段发光的材料，是该课题的发展方向。

在发光二极管（LED）荧光粉的研究中，钪砷酸盐作为基质材料，其晶体结构稳定性和化学稳定性都很好，可用于近紫外激发的绿色发光粉，其激发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，能够得到良好的红光到蓝光的激发。但是，用钪砷酸盐制备成薄膜电致发光材料的，仍未见报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种锰掺杂钪砷酸盐发光材料，其中钪砷酸盐是发光材料基质，具有良好的热稳定性和化学稳定性以及较好的加工性能，在钪砷酸盐基质中掺杂锰激活元素，充当主要的发光中心，得到的发光材料的电致发光谱（EL）中，在520nm绿光波长区有明显的发光峰。本发明还提供了该发光材料的制备方法以及其在薄膜电致发光器件中的应用。

第一方面，本发明提供了一种锰掺杂钪砷酸盐发光材料，所述发光材料的分子表达式为Me₅Sc_1-xAsO₉：xMn⁴⁺，其中Me₅Sc_1-xAsO₉是基质，Mn⁴⁺是激活元素，Me为Mg,Ca,Ba或Sr，x的取值范围为0.01～0.08。

优选地，所述x的取值为0.05。

第二方面，本发明提供了一种锰掺杂钪砷酸盐发光材料的制备方法，所述发光材料的制备包括如下步骤：

（1）制备组成为10MeO·(1-x)Sc₂O₃·As₂O₅·xMnO₂的靶材,其中x的取值范围为0.01～0.08；

（2）将所述靶材和ITO玻璃衬底装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体内，在所述ITO玻璃衬底表面上沉积得到发光材料前体；

（3）将所述发光材料前体进行退火处理，得到所述锰掺杂钪砷酸盐发光材料，所述发光材料的分子表达式为Me₅Sc_1-xAsO₉：xMn⁴⁺，其中Me₅Sc_1-xAsO₉是基质，Mn⁴⁺是激活元素，Me为Mg,Ca,Ba或Sr，x的取值范围为0.01～0.08。

步骤（1）中所述陶瓷靶材的组成为10MeO·(1-x)Sc₂O₃·As₂O₅·xMnO₂，组成表达式借鉴了硅酸盐玻璃以及水泥行业关于组成的氧化物表达法，其具体含义为：所述陶瓷靶材中含有MeO—Sc₂O₃—As₂O₅—MnO₂这四种氧化物构成的复杂的钪砷酸盐和砷酸盐；所述陶瓷靶材中可能还含有氧化物MeO，Sc₂O₃，As₂O₅和MnO₂中的一种或多种；所述陶瓷靶材的材质为钪砷酸盐、砷酸盐以及氧化物组成的混合物，混合物的组成满足表达式10MeO·(1-x)Sc₂O₃·As₂O₅·xMnO₂中元素的配比要求。

优选地，所述x的取值为0.05。

优选地，步骤（1）中制备所述靶材的步骤包括：按照摩尔比为10：(1-x)：1：x的比例分别称取MeO，Sc₂O₃，As₂O₅和MnO₂的粉体，并将所述粉体均匀混合后在900℃～1300℃下烧结，制成靶材。

更优选地，所述靶材制备的烧结温度为1250℃。