[發明專利]一種摻鉺氧化釓黃綠光發光薄膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200910098006.6
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN101560683A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 王龍成;賈紅;俞曉晶;張亞萍;金達萊;王耐艷;席珍強
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: C25D9/04
• 分類號: C25D9/04;C09K11/78
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種摻鉺氧化釓黃綠光發光薄膜及其制備方法。

背景技術

稀土元素由于具有優良的熒光和激光特性，以及在彩色玻璃和陶瓷的釉料方面的應用潛能，得到了許多科研工作的格外關注。因為稀土元素含量有限，為了使稀土元素的性能得到更好的應用，最近一二十年開始出現了有關稀土離子摻雜的納米發光材料的研究報道[周建國，李振泉，趙鳳英，夏樹屏，高世揚，納米Y₂O₃:Eu³⁺發光材料的研究綜述，化工進展，6(2003)：573-577]。

以Er³⁺作為激活離子的激光材料，可以通過⁴I_13/2-⁴I_15/2能級躍遷產生1.54um激光，這種波長的激光對人眼是安全的。但是由于Er³⁺對激光二極管(laserdiode，LD)泵浦和燈泵浦的吸收較弱，導致了很高的激光閩值。[韓秀梅，王國富雙摻Er³⁺，Yb³⁺離子KY(WO₄)₂晶體的光譜性質。中國稀土學報，20-6(2002)：584-586]。使Er³⁺在激光醫療、激光測距、激光通信等領域有著廣泛的應用。

摻鉺氧化釓中Er³⁺可以很容易取代Gd³⁺而成為激光晶體[Aka?G.，Salin?F.，Pelenc?D.，Linear?and?Nonlinear?Optical?Properties?of?A?New?Gadolinium?CalciumOxoborate?Crystal?Ga₄GdO(BO₃)₃，J.Opt.Soc.Am.B.，1997，(14)：2238]。Er³⁺離子的能級豐富，發射波長從可見到近紅外共有9個躍遷通道。其中1.53μm和2.94μm兩個波段的激光發射分別對應⁴I_13/2-⁴I_15/2和⁴I_11/2-⁴I_13/2能級之間的躍遷。1.53μm激光對人眼安全，人體細胞組織對2.94μm激光強烈吸收。因此在通訊和醫療等領域應用前景廣闊。

電化學鍍膜方法制備摻雜鉺的氧化釓薄膜是一種全新的制備方法，并能制備出性能優良的薄膜。通過反應參數的調節，可以在襯底材料上均勻生長氧化釓和氧化鉺共沉積薄膜，既可以減少反應用料，又省去后續的涂敷工藝，大大降低生產成本。另外，電化學方法成膜均勻，沉積厚度可控，設備與操作簡單、反應條件溫和、環境污染小，是一種全新的、潔凈、溫和、環境友好的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摻鉺氧化釓黃綠光發光薄膜及其制備方法，以可溶性釓鹽和鉺鹽溶液為原料，通過電化學方法在導電石墨電極上沉積摻鉺氧化釓薄膜，經高溫退火得到摻鉺氧化釓黃綠光發光薄膜。

本發明采用的技術方案步驟如下：

一、一種摻鉺氧化釓黃綠光發光薄膜：

在導電石墨電極一個面上沉積有一層氧化釓和氧化鉺黃綠光發光薄膜。

所述的發光薄膜(1)的化學式為Gd₂O₃:Er³⁺，該薄膜材料在540～620納米處存在寬帶黃綠光發射光譜。

二、一種摻鉺氧化釓黃綠光發光薄膜的制備方法，該方法的步驟如下：

1)分別將可溶性釓鹽和鉺鹽，溶于去離子水中，攪拌，均配成摩爾濃度0.05～0.2mol/L的釓鹽溶液和鉺鹽溶液；

2)取上述釓鹽和鉺鹽溶液組成混合均勻的溶液，通過恒溫水浴控制溶液溫度在50℃～70℃；

3)利用由工作電極、對電極和參比電極組成的三電極電化學池進行導電襯底上的薄膜沉積，將三電極插入釓鹽和鉺鹽溶液組成的混合溶液中，調節工作電極與SCE飽和甘汞參比電極間的電壓在-0.9V～-1.4V之間，沉積時間控制在15分鐘～60分鐘；

4)將沉積好的薄膜，用去離子水清洗，并干燥，隨后，將薄膜在400℃～700℃氮氣氣氛保護下退火燒結30分鐘～120分鐘。

所述的三電極電化學池中，工作電極為導電石墨電極，對電極為鉑金電極、金電極或者石墨電極，參比電極為SCE飽和甘汞參比電極。