[發明專利]一種稀土摻雜SiAlON發光薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710961812.6
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN109666480B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 劉茜;侯韶克;劉光輝;倪佳;周真真
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C09K11/64
• 分類號: C09K11/64;C23C14/06;C23C14/35;C23C14/58
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種稀土摻雜SiAlON發光薄膜及其制備方法，所述薄膜以SiAlON半透明陶瓷靶材為基質、稀土氧化物靶材為發光離子源，通過磁控濺射在基片上共沉積制備，所述薄膜在紫外光激發下發射藍光。本發明的稀土摻雜SiAlON發光薄膜還具有優良的力學性能，在發光和顯示器件方面有潛在的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種光致發光薄膜材料及其制備方法，尤其是涉及一種高硬度、高可見光透過的熒光薄膜及其制備方法。

背景技術

隨著信息技術的飛速發展，各種新興媒體不斷涌現，大量電子化產品迅速普及，電子顯示器件越來越重要，各種各樣的平板及曲面顯示器件被廣泛應用，它們普遍具有薄型、輕質、低電壓驅動、低功耗，而且適用于數字技術等特點。

熒光材料是上述顯示器件中的關鍵材料。與傳統的由發光粉體制成的顯示屏相比，薄膜型熒光材料具有優良的導電性和導熱性、高對比度和高分辨率、相對較低的釋氣速率、良好的致密度和均勻性、長時間的熱和化學穩定性、并且與襯底結合良好，提高了材料耐高溫及大電流的程度。此外，薄膜散熱快，避免了熒光的淬滅。

熒光材料是上述顯示器件中的關鍵材料。與傳統的由發光粉體制成的顯示屏相比，薄膜型熒光材料具有優良的導電性和導熱性、高對比度和高分辨率、相對較低的釋氣速率、良好的致密度和均勻性、長時間的熱和化學穩定性、并且與襯底結合良好，提高了材料耐高溫及大電流的程度。此外，薄膜散熱快，避免了熒光的淬滅。

相對于氧化物、硫化物等薄膜材料，氮氧化物SiAlON薄膜具有優良的力學性能(高硬度、高韌性等)，可調控的光學和電學性能以及優異的化學穩定性，適用于多種電子和顯示器件中。然而高性能稀土摻雜SiAlON熒光薄膜的研究和開發卻鮮有報道，根據專利和文獻檢索結果，迄今為止國內外均未見其制備技術和性能方面的公開報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種稀土摻雜SiAlON熒光薄膜及其制備方法，該薄膜在紫外光激發下可發射藍光，還具有優良的力學性能，在發光和顯示器件方面有潛在的應用前景。

在此，一方面，本發明提供一種稀土摻雜SiAlON熒光薄膜，所述薄膜以SiAlON半透明陶瓷靶材為基質、稀土氧化物靶材為發光離子源，通過磁控濺射在基片上共沉積制備，所述薄膜在紫外光激發下發射藍光。

本發明的熒光薄膜可以由波長為230～350nm的紫外光激發，實現譜寬為430～480nm的藍光寬帶發射。該熒光薄膜還具有優良的力學性能，基片鍍膜后，基片的顯微硬度提高幅度在41.2％以上，可達88.2％。與室溫熒光強度相比，150℃時薄膜的熒光強度仍可保持67％以上。

較佳地，所述SiAlON半透明陶瓷靶材的化學組成為Dy_m/vSi_12-(m+n)Al_m+nO_nN_16-n，1.0≤m≤2.5，1.0≤n≤2.0，v＝3。作為一個示例，可通過以下方法制備該SiAlON半透明陶瓷靶材：將Si源(例如Si₃N₄)、Al源(例如AlN，Al₂O₃)、Dy₂O₃粉體按照Dy-α-SiAlON的化學計量比(例如Dy_0.67Si_9.0Al_3.0O_1.0N_15.0，m＝2，n＝1,v＝3)均勻混合，于1500～1850℃、保溫0.5～2小時熱壓燒結，最后隨爐自然冷卻而制得。其中，Dy₂O₃粉體作為燒結助劑，發揮降低燒結溫度的作用。

本發明中，所述稀土氧化物靶材為Eu₂O₃靶材，優選純度為99.99％以上的Eu₂O₃靶材。