[發(fā)明專利]寬帶紫外激發(fā)的白色發(fā)光材料及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710045099.7
• 申請(qǐng)日: 2007-08-21
• 公開（公告）號(hào): CN101139522A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余錫賓;楊廣乾;陶振衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/72
• 分類號(hào): C09K11/72;C09K11/54
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 吳瑾瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光材料領(lǐng)域，具體涉及寬帶紫外激發(fā)的發(fā)光材料。

背景技術(shù)

近年來隨著各種功能材料的廣泛應(yīng)用，對(duì)材料發(fā)光性質(zhì)的研究不斷深入，同時(shí)也由于白光發(fā)光器件(LED)、激光二極管(LD)、真空熒光顯示器(VFDs)以及最近新發(fā)展最有潛力的場(chǎng)發(fā)射平板顯示器(FEDs)等巨大市場(chǎng)需求，促進(jìn)了人們對(duì)III-V和II-VI族半導(dǎo)體材料的研究。

ZnO是重要的半導(dǎo)體材料，在大氣中不容易被氧化，具有很高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，激子束縛能大(激子束縛能為60meV，是ZnSe和GaN基材料的3倍)，禁帶寬度約為3.36eV，室溫下不易被熱激發(fā)，容易實(shí)現(xiàn)受激發(fā)射，允許激子高溫下復(fù)合，是制作與激子相關(guān)的光學(xué)器件中最有希望的材料。ZnO也是少數(shù)幾種易于實(shí)現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)的氧化物半導(dǎo)體之一，可用作光電池、陶瓷、壓敏、傳感器、催化劑、發(fā)光材料等。

同時(shí)，ZnO是一種具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的六方晶體。根據(jù)能帶結(jié)構(gòu)，ZnO晶體內(nèi)部的晶格缺陷或者是摻雜的雜質(zhì)對(duì)它的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生巨大的影響。ZnO晶體內(nèi)的晶格缺陷例如氧缺陷、鋅缺陷、鋅間隙、氧反替位等等可以導(dǎo)致400-730nm的可見發(fā)射。近年來，在ZnO中摻雜非金屬元素制備發(fā)光材料的研究引起了科學(xué)界的高度重視。由于氯、氧元素的電負(fù)性、原子半徑等有較大差異，磷的摻雜可能引起ZnO體系的光電性質(zhì)發(fā)生明顯的改變。但是，磷的穩(wěn)定性與生長(zhǎng)溫度之間存在明顯的差異，在ZnO的制備過程中，P的摻雜是很困難的。本發(fā)明研究了一種新的簡(jiǎn)單的方法，利用該方法，P能順利摻雜進(jìn)入ZnO的晶格，并導(dǎo)致ZnO體系的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯的變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種寬帶紫外激發(fā)的白色發(fā)光材料。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述寬帶紫外激發(fā)的白色發(fā)光材料制備方法。

一種寬帶紫外激發(fā)的白色發(fā)光材料，其組成可用ZnO:xP:yMCl表示，其中，0.001≤x≤0.01，0≤y≤0.01；M為堿金屬元素，選自鋰、鈉、鉀，優(yōu)選鈉。

制備方法如下：

將含鋅基質(zhì)原料、堿金屬氯化物和五氧化二磷充分研磨混合均勻，于700-800℃燒結(jié)1-2小時(shí)后研磨。其中含鋅基質(zhì)原料中的鋅元素與五氧化二磷、堿金屬氯化物的摩爾比為1∶(0.025-0.05)∶(0-0.1)。堿金屬的氯化物選自LiCl、NaCl或KCl，優(yōu)選NaCl。

所述含鋅基質(zhì)原料為硫化鋅或者氧化鋅和硫的混合物；氧化鋅和硫的混合物中，氧化鋅與硫的摩爾比為1∶1-1∶3。

本發(fā)明的寬帶紫外激發(fā)的白色發(fā)光材料，以ZnO作為基質(zhì)，磷的摻入可使激發(fā)光譜發(fā)生明顯延伸到長(zhǎng)波紫外光區(qū)。在300～380nm的寬紫外區(qū)有很強(qiáng)的吸收，在450～600nm有很強(qiáng)的發(fā)射。可選用MCI(M為堿金屬)作為敏化劑，以起到較好的能量傳遞作用；而少量氯離子的存在可以提高載流子濃度，從而提高發(fā)光強(qiáng)度。特別是其LED長(zhǎng)波紫外激發(fā)的性能使得該材料具有廣泛的應(yīng)用前景，可用于白色發(fā)光器件(LED)、激光二極管(LD)等。

本發(fā)明中采用研磨法結(jié)合空氣氧化法，燒結(jié)溫度低、稍加研磨即可得到超細(xì)高效的寬帶紫外激發(fā)白色發(fā)光粉末材料，是簡(jiǎn)捷有效的方法。生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、易操作，原料廉價(jià)易得，適合工業(yè)化生產(chǎn)。反應(yīng)過程基本沒有工業(yè)三廢，屬于綠色環(huán)保、低能耗高效益產(chǎn)業(yè)。所得產(chǎn)品具有很高的發(fā)光效率、粒徑均勻微細(xì)，具有很高的化學(xué)、光學(xué)與熱性能穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為摻雜不同堿金屬氯化物的寬帶紫外激發(fā)白色發(fā)光材料XRD圖

圖2為摻雜不同堿金屬氯化物的寬帶紫外激發(fā)白色發(fā)光材料熒光光譜圖

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明。但應(yīng)理解，這些實(shí)例只是示例性的，本發(fā)明不局限于此。

實(shí)施例1

稱取0.025mol?ZnS、0.0025mol?NaCl和0.001mol?P₂O₅，在通風(fēng)櫥中研磨混勻得前驅(qū)物，將以上前驅(qū)物置馬弗爐700℃燒結(jié)1h后稍加研磨即得目標(biāo)產(chǎn)物。能量分散X射線譜測(cè)定其組成為：ZnO:xP:yNaCl，x＝0.007，y＝0.006。平均粒徑1-5um。

XRD圖如圖1所示，結(jié)果表明，樣品主相為ZnO，即該發(fā)光材料以ZnO為基質(zhì)。XRD測(cè)試條件：電壓40kV，電流40mA，掃描速度8°/min。