[發(fā)明專利]II-VI族無機(jī)-有機(jī)單胺雜化化合物摻雜發(fā)光薄膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210048203.9
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN102618288A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏朔;彭景;范云曉;王蒙
• 申請（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/88
• 分類號(hào): C09K11/88;C09K11/57;C09K11/56;C09K11/02
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 張水俤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)-有機(jī)雜化發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種II-VI族無機(jī)-有機(jī)單胺摻錳發(fā)光材料及其發(fā)光薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

材料始終是化學(xué)研究中的重要課題。通過兩種或多種材料在組成、結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)合或雜化，達(dá)到性能互補(bǔ)和優(yōu)化，可制備出性能優(yōu)異的雜化材料。無機(jī)-有機(jī)雜化材料集無機(jī)相的剛性尺寸穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性和有機(jī)相的韌性加工性及納米粒子的諸多特性于一體，具有良好的電、光、磁、機(jī)械等功能特性，還具有較強(qiáng)的材料性能可設(shè)計(jì)性，對其引入不同有機(jī)配體或者對配體進(jìn)行修飾，可以達(dá)到設(shè)計(jì)、剪裁雜化材料的結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)性質(zhì)的目的。這類新型無機(jī)-有機(jī)雜化材料可以兼具有機(jī)及無機(jī)功能基團(tuán)各自的性質(zhì)和功能，容易通過結(jié)構(gòu)調(diào)控來實(shí)現(xiàn)性能調(diào)控和優(yōu)化。

近年來研究發(fā)現(xiàn)一系列II-VI族/有機(jī)胺化合物(ME·L_0.5，M＝Zn、Cd，E＝S、Se、Te，L＝有機(jī)胺)是一類新的層狀無機(jī)-有機(jī)配位雜化材料。該材料集無機(jī)相的剛性尺寸穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性和有機(jī)相的韌性加工性及粒子的諸多特性于一身，容易通過改變陰、陽離子和有機(jī)分子結(jié)構(gòu)等方法，調(diào)控設(shè)計(jì)剪裁雜化材料的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)的目的。有機(jī)胺分子和II-VI族無機(jī)成分通過配位鍵有序橋連，在晶格中周期性排列。無機(jī)層為釬鋅礦二維結(jié)構(gòu)，無機(jī)層與有機(jī)層配位界面的金屬離子M、硫?qū)僭谽與胺分子中的N原子形成[ME₃N]畸變配位四面體。

1994年，R.N?Bhargava等人首次將錳離子成功摻入ZnS納米粒子中獲得了發(fā)光效率高的橙色輻射。在2000年，Jing?Li課題組研究發(fā)現(xiàn)了一系列II-VI族無機(jī)-有機(jī)胺雜化物，這類高度結(jié)晶的雜化物呈無機(jī)層有機(jī)層交替完美有順晶格排列，不僅強(qiáng)化了其無機(jī)層相應(yīng)二元化合物半導(dǎo)體的一些性能，還表現(xiàn)出極強(qiáng)的結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)量子限域效應(yīng)，該量子限域效應(yīng)的效果甚至不亞于當(dāng)時(shí)報(bào)導(dǎo)的最小類型的膠體量子點(diǎn)。在2003年，陸軍、魏朔等人成功地將錳離子摻入II-VI族無機(jī)-有機(jī)二胺雜化物的無機(jī)層中，制得了室溫下較強(qiáng)橙光發(fā)光性質(zhì)的稀磁半導(dǎo)體，且發(fā)現(xiàn)該系列雜化物隨著有機(jī)二胺分子鏈的增長，錳離子的特征發(fā)光表現(xiàn)出特別的發(fā)光增強(qiáng)效應(yīng)。

在過去的幾十年中，隨著電視機(jī)、手機(jī)、大型電子屏幕等電子產(chǎn)品對平板顯示器件的需求和發(fā)展提出了越來越高的要求和挑戰(zhàn)，能應(yīng)用于電子發(fā)光器件的薄膜的研發(fā)引起了科技研究人員的極大關(guān)注?；诖祟怚I-VI族無機(jī)-有機(jī)胺摻錳雜化材料在結(jié)構(gòu)可調(diào)、摻雜發(fā)光可控及良好的量子限域效應(yīng)的眾多優(yōu)點(diǎn)，其薄膜制備對于開發(fā)此類雜化材料具有重要意義。這類發(fā)光薄膜的制備工藝將為新型發(fā)光薄膜器件的開發(fā)提供研究基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一類II-VI族無機(jī)-有機(jī)單胺雜化化合物摻雜發(fā)光薄膜材料的制備方法。本發(fā)明不僅制備了具有高效摻雜發(fā)光效應(yīng)的發(fā)光材料，表征了其結(jié)構(gòu)、形貌與發(fā)光特性，還采用旋涂法制備該雜化材料的發(fā)光薄膜。對薄膜的制備工藝方面的研究使得調(diào)控薄膜的層數(shù)與發(fā)光強(qiáng)度成為可能，本發(fā)明為新型發(fā)光薄膜器件的開發(fā)提供了研究基礎(chǔ)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：采用水熱反應(yīng)，選取無機(jī)金屬鹽(大多為醋酸鹽，如醋酸鋅)與非金屬硫粉、碲粉或或硒粉以有機(jī)單胺為溶劑(如正己胺、正辛胺等)在一定條件和溫度上進(jìn)行水熱溶劑熱反應(yīng)，并摻雜使其發(fā)光性能大大提升的金屬離子，形成具有高效發(fā)光性能的II-VI族無機(jī)-有機(jī)單胺摻雜發(fā)光材料。通過對其分散處理，在預(yù)處理好的石英基片上旋涂制備其發(fā)光薄膜。

本發(fā)明提供的II-VI族無機(jī)-有機(jī)單胺摻錳發(fā)光材料，具體為硫化鋅、硒化鋅、碲化鋅、硫化鎘、硒化鎘或碲化鎘無機(jī)層與有機(jī)單胺層狀交替排列的層狀結(jié)構(gòu)，錳離子通過取代摻雜無機(jī)層中的鋅或鎘進(jìn)入無機(jī)層中，其晶體結(jié)構(gòu)為無機(jī)層形成的二維擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，與絕緣性的有機(jī)單胺通過金屬-氮配位鍵雜化作用在分子水平上進(jìn)行自組裝連接成有序網(wǎng)絡(luò)；其中金屬離子鋅和鎘為正二價(jià)，摻雜金屬離子錳為正二價(jià)，非金屬成份為硫、硒或碲，有機(jī)單胺為正丙胺(pra)、正丁胺(ba)、正己胺(ha)、正辛胺(oa)或十二胺(dda)；其化學(xué)式為：(M_1-xMn_xE)₂·L，其中M＝Zn或Cd，E＝Se、S或Te，L＝正丙胺、正丁胺、正己胺、正辛胺或十二胺，0≤x≤1。