一種可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法
2024-02-24 07:54:15
專利名稱:一種可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法
技術領域:
本發明涉及一種可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法,屬於先進光電材料技術領域。
背景技術:
按照發光材料的種類,薄膜電致發光器件分為有機薄膜電致發光器件和無機薄膜電致發光器件兩大類。兩者分別可適用不同的應用領域。但在要求高穩定性和高溫使用環境等方面,只有無機化的器件才可滿足其壽命和穩定性的要求。自SHARP公司的研究人員提出採用雙絕緣層夾心結構減少其漏電效應,無機器件的性能得到大幅提高,從而也為無機電致發光器件的實用化奠定了堅實的基礎。但高電壓激勵限制了其應用領域的擴展,降低其激發電壓是個急需解決的問題。儘管通過交流工作模式代替直流工作模式,使其工作電壓有所降低,但工作電壓還仍只能在強電區,「降壓」工程需要新的材料設計理念來解決。
納米技術和納米材料特性,可為電致發光材料的設計提供了新的思路和方法。有關納米材料及其量子點的發光性能已進行了廣泛的研究,結果表明只要有效地控制納米顆粒結晶的完整性和界面狀態,不但可以調製其發光波長,而且還能使其發光效率大幅提高。鐵電材料具有高介電係數,可產生強局域場效應,將兩者結合可望大幅降低量子點的激發電壓。本發明採用氣相沉積方法,選擇合適的鐵電介質與發光納米量子點鑲嵌複合,利用其局域場效應,大幅提高量子點內的電場強度,從而降低量子點激發的電壓,滿足低電壓激發的要求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠降低發光量子點的激發電壓的方法,從而拓展電致發光薄膜材料及器件的應用領域。
本發明通過引入高介電常數的鐵電材料與發光量子點交替共沉積,獲得量子點鑲嵌於鐵電薄膜中的複合結構,利用其局域場效應,大幅提高了量子點內的電場強度,從而達到了降低量子點激發的電壓的目的,詳細技術方案如下本發明提供的一種可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法,依次包括以下步驟第一步,運用氣相沉積方法在ITO玻璃上製備5-10nm厚的鐵電薄膜。
第二步,在第一步得到的鐵電薄膜上沉積發光量子點層,厚度約3-5nm。
第三步,依次按第一步和第二步的方法多次交替沉積鐵電薄膜層和發光量子點層,形成5-20層的多層結構。
第四步,在多層結構表面上熱蒸發一層厚度10-20nm的硫磺,然後在真空條件下進行600℃的真空熱處理1-2小時。
本發明提供的一種可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法的優選方案之一為所述的氣相沉積方法為脈衝雷射蒸發法或者濺射法,但不限於這幾種方法。
本發明提供的一種可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法的另一優選方案為所述的鐵電薄膜為但不限於BaTiO3。
本發明提供的一種可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法的另一優選方案為所述的發光量子點層為ZnS:Mn,其中Mn所佔的原子比範圍為3%-7%。
為對其進行發光測試,在得到的薄膜上濺射沉積一層Al電極,Al電極直徑0.7cm,供分析和測量用。
本發明的顯著效果在於1、利用鐵電材料中量子點的局域場效應,將場致發光器件的激發電壓大幅降低,進一步拓展電致發光薄膜材料及器件的應用領域;2、藉助鐵電材料電絕緣和介電特性,使鐵電薄膜既充當量子點的載體,又充當場致發光器件中的雙絕緣層,進一步簡化場致發光器件的結構;3、利用硫磺做保護層進行真空熱處理,有效地防止了熱處理過程中硫的損失,保證了量子點具有完整的結構。
具體實施例方式
實施例1BaTiO3靶材由純度為99.9%的BaTiO3粉末通過壓片機壓塊後,在空氣中130O℃燒結4小時製得;靶材為ZnS:Mn,其中Mn所佔的原子比範圍為3%,壓塊後800℃真空燒結2小時而成。利用脈衝雷射沉積的可多靶轉換的優點,在控制厚度的條件下多次交替沉積。
ITO玻璃在沉積前分別在丙酮、酒精和去離子水超聲清洗15min後吹乾置於脈衝雷射沉積的真空室內。沉積前將本底真空抽至4×10-4Pa,沉積過程中為保持薄膜的均勻性,基片以10rpm的速度轉動。沉積時雷射能量為2.5J/cm2,單脈衝能量125mJ,雷射重複頻率為3Hz,沉積溫度400℃,靶材和基片的距離固定在5cm。通過轉換靶材的位置交替沉積BaTiO3和ZnS:Mn薄膜得到量子點鑲嵌於BaTiO3中的複合結構。首先在ITO玻璃上製備10nm厚的BaTiO3鐵電透明薄膜,然後在此基礎上鍍一層5nm厚度的ZnS:Mn,依次這樣共沉積20個周期後,再沉積一層BaTiO3薄膜。在多層結構表面上熱蒸發一層厚度為20nm左右的硫磺,然後在4×10-3pa條件下進行600℃的真空熱處理2小時。
為對其進行發光測試最後在薄膜上鍍一層直徑0.7cm的Al電極。經分析,量子點平均直徑為15nm,與非量子點樣品對照測量相比,激發電壓降低38%。
實施例2其他條件與實施例1相同,但其中發光量子點層為ZnS:Mn,且Mn所佔的原子比範圍為7%,厚度降低為5nm,依次這樣共沉積5個周期,在多層結構表面上熱蒸發一層厚度為10nm左右的硫磺,經真空熱處理2小時後,測得量子點平均直徑為10nm,與非量子點樣品對照測量相比,激發電壓降低47%。
實施例3其他條件與實施例1相同,真空熱處理時間變為1小時。測得量子點平均直徑為12nm,與非量子點樣品對照測量相比,激發電壓降低42%。
實施例4其他條件與實施例1相同,採用射頻濺射的方法沉積,獲得相同的結果。
權利要求
1.一種可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法,其特徵在於依次包括以下步驟第一步,運用氣相沉積方法在ITO玻璃上製備5-10nm厚的鐵電薄膜。第二步,在第一步得到的鐵電薄膜上沉積發光量子點層,厚度約3-5nm。第三步,依次按第一步和第二步的方法多次交替沉積鐵電薄膜層和發光量子點層,形成5-20層的多層結構。第四步,在多層結構表面上熱蒸發一層厚度10-20nm的硫磺,然後在真空條件下進行600℃的真空熱處理1-2小時。
2.如權利要求1所述的可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法,其特徵在於氣相沉積方法為脈衝雷射蒸發法或者濺射法。
3.如權利要求1所述的可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法,其特徵在於鐵電薄膜為BaTiO3。
4.如權利要求1所述的可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法,其特徵在於發光量子點層為ZnS:Mn,其中Mn所佔的原子比範圍為3%-7%。
全文摘要
本發明涉及一種可降低量子點激發電壓的複合薄膜製備方法,屬於先進光電材料技術領域。本發明通過引入高介電常數的鐵電材料與發光量子點交替共沉積,獲得量子點鑲嵌於鐵電薄膜中的複合結構,利用其局域場效應,大幅提高了量子點內的電場強度,利用硫磺做保護層進行真空熱處理,有效地防止了熱處理過程中硫的損失,保證了量子點具有完整的結構。從而達到了降低量子點激發的電壓的目的,大大拓展電致發光薄膜材料及器件的應用領域。
文檔編號H05B33/14GK1805633SQ20051011120
公開日2006年7月19日 申請日期2005年12月7日 優先權日2005年12月7日
發明者孫林林, 石旺舟, 馬學鳴 申請人:華東師範大學