[发明专利]一种掺铽氧化钆绿光发光薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺铽氧化钆绿光发光薄膜及其制备方法。

背景技术

稀土掺杂发光是稀土离子的4f内层电子跃迁发光，稀土离子的4f内层电子由于外层电子的屏蔽作用，受外界环境因素影响小，单色性好、亮度高、寿命长、效率高。发光的光谱范围从紫外、可见到近红外，在光通信、平面显示、照明、光存储等领域具有广泛的应用。[王涛，潘孝军，张振兴，李晖，谢二庆，铽掺杂纳米晶GaN薄膜的室温可见发光，中国稀土学报26(2008)：244-247]。因为稀土元素含量有限，为了使稀土元素的性能得到更好的应用，最近一二十年开始出现了有关稀土离子掺杂的纳米发光材料的研究报道[周建国，李振泉，赵凤英，夏树屏，高世扬，纳米Y₂O₃:Eu³⁺发光材料的研究综述，化工进展，6(2003)：573-577]。

随着信息技术的高速发展，人们对生活水平的要求越来越高，对大屏幕高清晰度彩电、高分辨率显示器、投影电视、高效节能灯等的需求迅速增长。同时随着友好性社会及节能性社会等要求的提出，人们要求显示器等除了功能的多样化，还希望其具有薄型、轻质、低电压驱动、低功耗的特点，这就要求荧光粉具有多性能、强发光性、高显色性、高寿命等特点。

Tb³⁺本征发光的光谱主峰在550nm左右，刚好与标准色度系统(CIE)的绿色相对应，所以掺铽氧化钆是性能优良的绿光荧光材料，它广泛应用于彩色电视机显像管、三基色荧光灯以及彩色玻璃等。Tb³⁺掺杂受到人们的关注。电化学镀膜方法制备掺杂铽的氧化钆薄膜是一种全新的制备方法，并能制备出性能优良的薄膜。通过反应参数的调节，可以在衬底材料上均匀生长氧化钆和氧化铽共沉积薄膜，既可以减少反应用料，又省去后续的涂敷工艺，大大降低生产成本。另外，电化学方法成膜均匀，沉积厚度可控，设备与操作简单、反应条件温和、环境污染小，是一种全新的、洁净、温和、环境友好的方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种掺铽氧化钆绿光发光薄膜及其制备方法，以可溶性钆盐和铽盐溶液为原料，通过电化学方法在导电玻璃衬底上沉积掺铽氧化钆薄膜，经高温快速退火得到掺铽氧化钆绿光发光薄膜。

本发明采用的技术方案步骤如下：

一、一种掺铽氧化钆绿光发光薄膜：

在导电玻璃衬底一个面上沉积氧化钆和氧化铽的绿光发光薄膜。

所述的发光薄膜的化学式为Gd₂O₃:Tb³⁺，该薄膜材料在545纳米与491纳米处存在尖锐的绿光发射光谱。

二、一种掺铽氧化钆绿光发光薄膜的制备方法，该方法的步骤如下：

1)分别将可溶性钆盐和铽盐，溶于去离子水中，搅拌，均配成摩尔浓度0.05～0.2mol/L的钆盐溶液和铽盐溶液；

2)取上述钆盐和铽盐溶液组成混合均匀的溶液，通过恒温水浴控制溶液温度在50℃～70℃；

3)利用由工作电极、对电极和参比电极组成的三电极电化学池进行导电玻璃衬底上的薄膜沉积，将三电极插入钆盐和铽盐溶液组成的混合溶液中，调节工作电极与SCE饱和甘汞参比电极间的电压在-0.9V～-1.4V之间，沉积时间控制在15分钟～60分钟；

4)将沉积好的薄膜，用去离子水清洗，并干燥，随后，将薄膜在400℃～700℃氩气保护下快速退火3分钟～5分钟。

所述的三电极电化学池中，工作电极为导电玻璃衬底，对电极为铂金电极、金电极或者石墨电极，参比电极为SCE饱和甘汞参比电极。

所述的可溶性钆盐与铽盐为硝酸盐。

所述的发光薄膜的化学式为Gd₂O₃:Tb³⁺，该薄膜成膜均匀致密无开裂，在546纳米与491纳米处存在尖锐的绿光发射光谱。本发明具有的有益效果是：

本发明通过简单的电化学沉积方法和后续高温退火过程，制得一种新型的掺铽氧化钆绿光发光薄膜，该薄膜材料均匀致密无开裂，在546纳米与491纳米处存在尖锐的绿光发射光谱。本发明工艺方法简单、原料易得、成本低，能耗低，无毒，成膜均匀致密无开裂。

附图说明

图1是导电玻璃衬底上掺铽氧化钆绿光发光薄膜结构示意图

图1中：1掺铽氧化钆绿光发光薄膜，2.导电玻璃衬底。

图2是实施例1所得产物的能谱图。

图3是实施例1所得产物的XRD谱图。

图4是实施例1所得产物的电镜照片(低倍)图。

图5是实施例1所得产物的电镜照片(高倍)图。