[发明专利]一种稀土掺杂SiAlON发光薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种稀土掺杂SiAlON发光薄膜及其制备方法，所述薄膜以SiAlON半透明陶瓷靶材为基质、稀土氧化物靶材为发光离子源，通过磁控溅射在基片上共沉积制备，所述薄膜在紫外光激发下发射蓝光。本发明的稀土掺杂SiAlON发光薄膜还具有优良的力学性能，在发光和显示器件方面有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种光致发光薄膜材料及其制备方法，尤其是涉及一种高硬度、高可见光透过的荧光薄膜及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，各种新兴媒体不断涌现，大量电子化产品迅速普及，电子显示器件越来越重要，各种各样的平板及曲面显示器件被广泛应用，它们普遍具有薄型、轻质、低电压驱动、低功耗，而且适用于数字技术等特点。

荧光材料是上述显示器件中的关键材料。与传统的由发光粉体制成的显示屏相比，薄膜型荧光材料具有优良的导电性和导热性、高对比度和高分辨率、相对较低的释气速率、良好的致密度和均匀性、长时间的热和化学稳定性、并且与衬底结合良好，提高了材料耐高温及大电流的程度。此外，薄膜散热快，避免了荧光的淬灭。

荧光材料是上述显示器件中的关键材料。与传统的由发光粉体制成的显示屏相比，薄膜型荧光材料具有优良的导电性和导热性、高对比度和高分辨率、相对较低的释气速率、良好的致密度和均匀性、长时间的热和化学稳定性、并且与衬底结合良好，提高了材料耐高温及大电流的程度。此外，薄膜散热快，避免了荧光的淬灭。

相对于氧化物、硫化物等薄膜材料，氮氧化物SiAlON薄膜具有优良的力学性能(高硬度、高韧性等)，可调控的光学和电学性能以及优异的化学稳定性，适用于多种电子和显示器件中。然而高性能稀土掺杂SiAlON荧光薄膜的研究和开发却鲜有报道，根据专利和文献检索结果，迄今为止国内外均未见其制备技术和性能方面的公开报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土掺杂SiAlON荧光薄膜及其制备方法，该薄膜在紫外光激发下可发射蓝光，还具有优良的力学性能，在发光和显示器件方面有潜在的应用前景。

在此，一方面，本发明提供一种稀土掺杂SiAlON荧光薄膜，所述薄膜以SiAlON半透明陶瓷靶材为基质、稀土氧化物靶材为发光离子源，通过磁控溅射在基片上共沉积制备，所述薄膜在紫外光激发下发射蓝光。

本发明的荧光薄膜可以由波长为230～350nm的紫外光激发，实现谱宽为430～480nm的蓝光宽带发射。该荧光薄膜还具有优良的力学性能，基片镀膜后，基片的显微硬度提高幅度在41.2％以上，可达88.2％。与室温荧光强度相比，150℃时薄膜的荧光强度仍可保持67％以上。

较佳地，所述SiAlON半透明陶瓷靶材的化学组成为Dy_m/vSi_12-(m+n)Al_m+nO_nN_16-n，1.0≤m≤2.5，1.0≤n≤2.0，v＝3。作为一个示例，可通过以下方法制备该SiAlON半透明陶瓷靶材：将Si源(例如Si₃N₄)、Al源(例如AlN，Al₂O₃)、Dy₂O₃粉体按照Dy-α-SiAlON的化学计量比(例如Dy_0.67Si_9.0Al_3.0O_1.0N_15.0，m＝2，n＝1,v＝3)均匀混合，于1500～1850℃、保温0.5～2小时热压烧结，最后随炉自然冷却而制得。其中，Dy₂O₃粉体作为烧结助剂，发挥降低烧结温度的作用。

本发明中，所述稀土氧化物靶材为Eu₂O₃靶材，优选纯度为99.99％以上的Eu₂O₃靶材。