CN102212367A - 一种发光薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种镧系镓酸盐的发光薄膜，其化学式为La1-xGaO3:Ln3+ x，式中x的取值范围为0.001～0.1，Ln为Tm、Sm、Tb中的至少一种。本发明还提供上述发光材料制备方法，包括如下步骤：按化学式La1-xGaO3:Ln3+ x中元素化学计量称取La、Ga和Ln化合物，并采用溶胶-凝胶技术将该混合物配制成镧系镓酸盐凝胶，再将镧系镓酸盐凝胶进行镀膜，将上述镀的膜进行烧结处理的所述发光薄膜。本发明所得发光薄膜发光均匀性高、稳定性好以及与衬底具备良好粘附性能，而且该方法制备工艺简单重复性好、成本低廉。

Description

一种发光薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种发光薄膜及其制备方法。
背景技术
显示器件在人们的工作与生活中获得了越来越广泛的发展与应用，而目前显示器件所采用的蓝色荧光材料多为硫化锌和稀土离子激活的氧化物、硫氧化物粉体，对于硫化物荧光粉来说，发光亮度较高，具有一定的导电性，但在大束流电子束的轰击下容易发生分解，减低荧光粉的发光效率；氧化物荧光粉稳定性好，但在低压电子束轰击下发光效率不够高，而且材料均为绝缘体，性能有待于改进和提高。同时，荧光粉的涂平工艺不易控制，其和衬底的粘附性能也不够理想，直接影响其使用寿命，稀土离子掺杂的镓酸盐尤其是镓酸镧(LaGaO3)材料具备良好的蓝光发光性能，而如何将其制成薄膜，使所制备的荧光薄膜具备良好的均匀性、稳定性和与衬底优良的粘附性能一直是材料化学和材料物理学领域中稀土发光材料研究的重要内容。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种发光均匀性高、稳定性好以及与衬底具备良好粘附性能的发光薄膜。
以及，提供一种制备工艺简单、重复性好、成本低廉的发光薄膜制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种发光薄膜，所述薄膜化学成分是镧系镓酸盐，所述镧系镓酸盐化学式为La1-xGaO3:Ln3+x，式中x的取值范围为0.001～0.1，Ln为Tm、Sm、Tb中的至少一种。
以及，一种发光薄膜制备方法，其包括如下步骤：
按化学式La1-xGaO3:Ln3+ x中元素化学计量比称取含La、Ga和Ln的化合物，并采用溶胶-凝胶法将所述含La、Ga和Ln的化合物制备成镧系镓酸盐凝胶，式中x的取值范围为0.001～0.1，Ln为Tm、Sm、Tb中的至少一种；
将镧系镓酸盐凝胶在玻璃基体上进行镀膜；
将上述镀的膜进行烧结处理，得到所述发光薄膜。
在上述发光薄膜及其制备方法中，发光薄膜成分是镧系镓酸盐，增强了其导电性能，从而增强了其发光强度，与此同时，又由于该发光薄膜是先采用溶胶-凝胶技术制备配制成镧系镓酸盐凝胶，使得镧系镓酸盐分散均匀，再镀膜，从而使得该镀膜厚度均一，因此该发光薄膜还具有发光均匀性高的特性。该镀膜经高温烧结后，使得镀膜中的镧系镓酸盐成分更加稳固，从而增强了该发光薄膜稳定性能，而且使得该发光薄膜具备良好的粘附性能，另外，该发光薄膜制备方法只需控温以及按合适比例添加各反应物即能得到产物，因此，该荧光材料制备方法工艺简单、设备要求低、制备周期短、重复性好，适合工业化生产。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例2中0.20mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.99GaO3:Tm0.01的发光薄膜在5kv电压激发下的阴极射线发光图；
图2是本发明实施例3中0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.99GaO3:Tm0.01的发光薄膜在5kv电压激发下的阴极射线发光图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的发光薄膜成分是镧系镓酸盐，其化学式为La1-xGaO3:Ln3+ x，式中x的取值范围为0.001～0.1，Ln为Tm、Sm、Tb中的至少一种。
上述的当Ln为两种元素以上时，Ln优选为Sm、Tb两者的组合，Sm∶Tb的摩尔比为0.2～3.0∶1。
上述的发光薄膜厚度为100nm～2μm。
本发明实施例发光薄膜制备方法，其包括如下步骤：
按化学式La1-xGaO3:Ln3+ x中元素化学计量比称取含La、Ga和Ln的化合物，并采用溶胶-凝胶法将所述含La、Ga和Ln的化合物制备成镧系镓酸盐凝胶，式中x的取值范围为0.001～0.1，Ln为Tm、Sm、Tb中的至少一种；
将镧系镓酸盐凝胶在玻璃基体上进行镀膜；
将上述镀的膜进行烧结处理，得到所述发光薄膜。
上述实施例方法镧系镓酸盐凝胶的制备步骤中的La、Ga和Ln化合物优选为La、Ga和Ln的金属氧化物、盐酸盐、硝酸盐、碳酸盐、草酸盐中的至少一种。其中La、Ga和Ln的金属氧化物如La2O3、Ga2O3、Tm2O3、Sm2O3、Tb2O3，盐酸盐类如LaCl3、GaCl3、TmCl3、TbCl3、SmCl3，硝酸盐类如La(NO3)3、Ga(NO3)3、Tm(NO3)3、Tb(NO3)3、Sm(NO3)3，碳酸盐类如La3+、Ga3+、Tm3+、Tb3+、Sm3+的碳酸盐，草酸盐类如La3+、Ga3+、Tm3+、Tb3+或Sm3+的草酸盐。
上述实施例方法镧系镓酸盐凝胶的配制是先将La1-xGaO3:Ln3+ x中元素按化学计量称取La、Ga和Ln的化合物溶解，再加入乙醇和含柠檬酸的水的混合溶液，接着加入聚乙二醇，并在50℃～70℃下搅拌4～6小时，再于60℃～90℃下陈化56～96小时，最终制得的镧系镓酸盐溶胶浓度为0.1mol/L～0.5mol/L。在该步骤中，La、Ga和Ln的化合物如果选用的是La、Ga和Ln的硝酸盐类或/和盐酸盐，则应先将该硝酸盐类或/和盐酸盐溶解于水中再进行下一步操作；La、Ga和Ln的化合物如果选用的是La、Ga和Ln的金属氧化物、草酸盐或/和碳酸盐，则应先将该金属氧化物、草酸盐或/和碳酸盐用盐酸或硝酸溶解，再加入乙醇和含柠檬酸的水的混合溶液，接着加入聚乙二醇，并在50℃～70℃水浴中搅拌4～6小时，再于60℃～90℃下陈化56～96小时。
上述的柠檬酸与镧系镓酸盐凝胶中金属离子总摩尔比为1～5∶1；聚乙二醇用量是在镧系镓酸盐凝胶中浓度为0.05～0.20g/mL；水和乙醇的体积比为1∶3～8，其用量应保证镧系镓酸盐凝胶中镧系镓酸盐浓度为0.1mol/L～0.5mol/L之间。
上述实施例方法所述的镀膜步骤是将配制好的镧系镓酸盐凝胶进行旋涂成薄膜，即是采用旋转涂敷技术以玻璃及石英衬底将镧系镓酸盐凝胶制薄膜，然后将该薄膜在100℃～150℃下干燥5～30分钟。在该步骤中，在镧系镓酸盐凝胶流速一定的情况下，可以通过设置旋涂的次数来调节薄膜的厚度，优选进行3～10次旋涂镀膜。
上述实施例方法所述的烧结处理制备发光薄膜步骤中的烧结处理是将旋涂形成的薄膜从室温程序升温至700～1200℃进行高温烧结，并700～1200℃下保温1～3小时。其中，所述的程序升温的升温速率为3℃～5℃/min。
在上述发光薄膜及其制备方法中，该发光薄膜因成分是镧系镓酸盐，增强了其导电性能，从而增强了其在场发射中发光强度。与此同时，又由于该发光薄膜是先采用溶胶-凝胶技术制备配制成镧系镓酸盐凝胶，使得镧系镓酸盐分散均匀，再优选采用旋涂技术镀膜，并灵活调整旋涂次数，从而使得该镀膜厚度均一，其厚度可能根据实际情况调整，因此该发光薄膜还具有发光均匀性高特性，该镀膜经高温烧结后，使得镀膜中的镧系镓酸盐成分更加稳固，从而增强了该发光薄膜稳定性能；其次，利用本发明方法所使用的工艺及工艺参数制备而得的发光薄膜与衬底具备良好粘附性能。另外，该发光薄膜制备方法只需控温以及按合适比例添加各反应物即能得到产物，因此，该荧光材料制备方法工艺简单、设备要求低、制备周期短、重复性好，适合工业化生产。
以下通过多个实施例来举例说明硅酸盐发光材料的不同组成及其制备方法，以及其性能等方面。
实施例1：
溶胶-凝胶法制备0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.995GaO3:Tm0.005的发光薄膜：
室温下，准确称取6.4610g La(NO3)3·6H2O和6.4556g含Ga元素16.2％的Ga(NO3)3·XH2O置于容器中，而后加入50ml体积比为4∶1(80％乙醇水溶液)的乙醇和水的混合溶液，于60℃水浴搅拌条件下加入0.75ml浓度为0.1mol/L的Tm3+溶液、8.6463g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.30mol/L的La0.995GaO3:Tm0.005镧系镓酸盐凝胶，并将其进行旋转涂敷6次，每次涂敷完后将薄膜置于120℃烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜再置于程序升温炉中以4℃/min的升温速度烧结至1000℃并保温2小时，得到成分化学式为La0.995GaO3:Tm0.005、1μm厚的荧光薄膜。
实施例2：
溶胶-凝胶法制备0.20mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.99GaO3:Tm0.01的发光薄膜：
室温下，准确称取4.2857g La(NO3)3·6H2O和4.3037g含Ga元素16.2％的Ga(NO3)3·XH2O置于容器中，而后加入50ml体积比为6∶1的乙醇和水的混合溶液，于50℃水浴搅拌条件下加入1ml浓度为0.1mol/L的Tm3+溶液、5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于60℃烘箱中陈化90小时，得到0.20mol/L的La0.99GaO3:Tm0.01镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.99GaO3:Tm0.01、1μm厚荧光薄膜。
实施例3：
溶胶-凝胶法制备0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.99GaO3:Tm0.01的发光薄膜：
室温下，准确称取6.4286g La(NO3)3·6H2O和6.4556g含Ga元素16.2％的Ga(NO3)3·XH2O置于容器中，而后加入50ml体积比为3∶1(75％乙醇水溶液)的乙醇和水的混合溶液，于70℃水浴搅拌条件下加入1.5ml浓度为0.1mol/L的Tm3+溶液，5.7642g柠檬酸和2.5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.30mol/L的La0.99GaO3:Tm0.01镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.99GaO3:Tm0.01、1μm厚的荧光薄膜。
实施例4：
溶胶-凝胶法制备0.20mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.97GaO3:Tm0.03的发光薄膜：
室温下，准确称取4.1991g La(NO3)3·6H2O和4.3037g含Ga元素16.2％的Ga(NO3)3·XH2O置于容器中，而后加入50ml体积比为3∶1的乙醇和水的混合溶液，于60℃水浴搅拌条件下加入3ml浓度为0.1mol/L的Tm3+溶液，3.8428g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.20mol/L的La0.97GaO3:Tm0.03镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.97GaO3:Tm0.03、1μm厚的荧光薄膜。
实施例5
溶胶-凝胶法制备0.10mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.99GaO3:Tm0.01的发光薄膜：
室温下，准确称取0.8064g La2O3和0.4686g Ga2O3，用1.1ml浓硝酸和1ml去离子水加热溶解于容器中。冷却后加入50ml体积比为3∶1的乙醇和水的混合溶液，在搅拌条件下加入0.5ml浓度为0.1mol/L的Tm3+溶液，4.8035g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于90℃烘箱中陈化90小时，得到0.10mol/L的La0.99GaO3:Tm0.01镧系镓酸盐凝胶，并将其进行旋转涂敷3次，每次涂敷完后将薄膜置于120℃烘箱中烘干5分钟。将旋涂成型的薄膜再置于程序升温炉中以3℃/min的升温速度烧结至700℃并保温3小时，得到成分化学式为La0.99GaO3:Tm0.01、400nm厚的荧光薄膜。
实施例6
溶胶-凝胶法制备0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.97GaO3:Tm0.03的发光薄膜：
室温下，准确称取2.3702g La2O3和1.4058g Ga2O3，用3.1ml浓硝酸和3ml去离子水加热溶解于容器中。冷却后加入50ml体积比为3∶1的乙醇和水的混合溶液，在搅拌条件下加入0.45ml浓度为1mol/L的Tm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.30mol/L的La0.97GaO3:Tm0.03镧系镓酸盐凝胶，并将其进行旋转涂敷8次，每次涂敷完后将薄膜置于100℃烘箱中烘干15分钟。将旋涂成型的薄膜再置于程序升温炉中以5℃/min的升温速度烧结至1200℃并保温1小时，得到成分化学式为La0.97GaO3:Tm0.03、厚度为2μm的荧光薄膜。
实施例7
溶胶-凝胶法制备0.40mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.95GaO3:Tm0.05的发光薄膜：
室温下，准确称取3.0951g La2O3和1.8744g Ga2O3润湿后，用4ml浓硝酸和4ml去离子水加热溶解于容器中。冷却后加入50ml体积比为3∶1的乙醇和水的混合溶液，在搅拌条件下加入1ml浓度为1mol/L的Tm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.40mol/L的La0.95GaO3:Tm0.05镧系镓酸盐凝胶，并将其进行旋转涂敷6次，每次涂敷完后将薄膜置于150℃烘箱中烘干5分钟。将旋涂成型的薄膜再置于程序升温炉中以3℃～5℃的升温速度烧结至1000℃并保温2小时，得到成分化学式为La0.95GaO3:Tm0.05、1μm厚的荧光薄膜。
实施例8
溶胶-凝胶法制备0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.98GaO3:Tm0.02的发光薄膜：
室温下，准确称取5.1928g LaCl3·6H2O和2.6411g GaCl3置于容器中，而后加入50ml体积比为4∶1的乙醇和水的混合溶液，在60℃水浴搅拌条件下加入3ml浓度为0.1mol/L的Tm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化50小时，得到0.30mol/L的La0.98GaO3:Tm0.02镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.98GaO3:Tm0.02、1μm厚的荧光薄膜。
实施例9
溶胶-凝胶法制备0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.96GaO3:Tm0.04的发光薄膜：
室温下，准确称取5.0868g LaCl3·6H2O和2.6411g GaCl3置于容器中，而后加入50ml体积比为4∶1的乙醇和水的混合溶液，在60℃水浴搅拌条件下加入0.6ml浓度为1mol/L的Tm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌6小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.30mol/L的La0.96GaO3:Tm0.04镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.96GaO3:Tm0.04、100nm厚的荧光薄膜。
实施例10
溶胶-凝胶法制备0.50mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.95GaO3:Tm0.05的发光薄膜：
室温下，准确称取8.3897g LaCl3·6H2O和4.4018g GaCl3置于容器中，而后加入50ml体积比为4∶1的乙醇和水的混合溶液，在60℃水浴搅拌条件下加入1.25ml浓度为1mol/L的Tm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.50mol/L的La0.95GaO3:Tm0.05镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.95GaO3:Tm0.05、1μm厚的荧光薄膜。
实施例11
溶胶-凝胶法制备0.10mol/L的La0.995GaO3:Tb0.005溶胶-凝胶法制备0.20mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.97GaO3:Tm0.03的发光薄膜：
室温下，准确称取2.1537g La(NO3)3·6H2O和2.1519g含Ga元素16.2％的Ga(NO3)3·XH2O置于容器中，而后加入50ml体积比为8∶1(88.9％乙醇水溶液)的乙醇和水的混合溶液，于60℃水浴搅拌条件下加入0.25ml浓度为0.1mol/L的Tb3+溶液，0.9607g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.30mol/L的La0.995GaO3:Tm0.005镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.995GaO3:Tb0.005、1μm厚的荧光薄膜。
实施例12
溶胶-凝胶法制备0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.99GaO3:Tb0.01的发光薄膜：
室温下，准确称取6.4286g La(NO3)3·6H2O和6.4556g含Ga元素16.2％的Ga(NO3)3·XH2O置于容器中，而后加入50ml体积比为3∶1的乙醇和水的混合溶液，于60℃水浴搅拌条件下加入1.5ml浓度为0.1mol/L的Tb3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.30mol/L的La0.995GaO3:Tm0.005镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.99GaO3:Tb0.01、1μm厚的荧光薄膜。
实施例13
溶胶-凝胶法制备0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.95GaO3:Tb0.05的发光薄膜：
室温下，准确称取2.3213g La2O3和1.4058g Ga2O3，用3.1ml浓硝酸和3ml去离子水加热溶解于容器中。冷却后加入50ml体积比为3∶1的乙醇和水的混合溶液，在搅拌条件下加入0.75ml浓度为1mol/L的Tb3+溶液，5.7642g柠檬酸和10g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.30mol/L的La0.95GaO3:Tb0.05镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.95GaO3:Tb0.05、1μm厚的荧光薄膜。
实施例14
溶胶-凝胶法制备0.50mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.90GaO3:Tb0.10的发光薄膜：
室温下，准确称取7.9481g LaCl3·6H2O和4.4081g GaCl3置于容器中，而后加入50ml体积比为4∶1的乙醇和水的混合溶液，在60℃水浴搅拌条件下加入2.5ml浓度为1mol/L的Tb3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.50mol/L的La0.90GaO3:Tb0.10镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.90GaO3:Tb0.10、1μm厚的荧光薄膜。
实施例15
溶胶-凝胶法制备0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.995GaO3:Sm0.005的发光薄膜：
室温下，准确称取6.4610g La(NO3)3·6H2O和6.4556g含Ga元素16.2％的Ga(NO3)3·XH2O置于容器中，而后加入50ml体积比为4∶1的乙醇和水的混合溶液，于60℃水浴搅拌条件下加入0.75ml浓度为0.1mol/L的Sm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.30mol/L的La0.995GaO3:Sm0.005镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.995GaO3:Sm0.005、1μm厚的荧光薄膜。
实施例16
溶胶-凝胶法制备0.10mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.999GaO3:Sm0.001的发光薄膜：
室温下，准确称取0.8137g La2O3和0.4686g Ga2O3润湿后，用1.1ml浓硝酸和1ml去离子水加热溶解于容器中。冷却后加入50ml体积比为3∶1的乙醇和水的混合溶液，在搅拌条件下加入0.5ml浓度为0.01mol/L的Sm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.10mol/L的La0.999GaO3:Sm0.001镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.999GaO3:Sm0.001、2μm厚的荧光薄膜。
实施例17
溶胶-凝胶法制备0.50mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.95GaO3:Sm0.05的发光薄膜：
室温下，准确称取8.3897g LaCl3·6H2O和4.4018g GaCl3置于容器中，而后加入50ml体积比为4∶1的乙醇和水的混合溶液，在60℃水浴搅拌条件下加入1.25ml浓度为1mol/L的Sm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.50mol/L的La0.95GaO3:Sm0.05镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.95GaO3:Sm0.05、1μm厚的荧光薄膜。
实施例18
溶胶-凝胶法制备0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.985GaO3:Tb0.01，Sm0.005的发光薄膜：
室温下，准确称取6.3961g La(NO3)3·6H2O和6.4556g含Ga元素16.2％的Ga(NO3)3·XH2O置于容器中，而后加入50ml体积比为4∶1的乙醇和水的混合溶液，于60℃水浴搅拌条件下加入1.5ml浓度为0.1mol/L的Tb3+溶液和0.75ml浓度为0.1mol/L的Sm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.30mol/L的La0.985GaO3:Tb0.01，Sm0.005镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.985GaO3:Tb0.01，Sm0.005、600μm厚的荧光薄膜。
实施例19
溶胶-凝胶法制备0.30mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.98GaO3:Tb0.015，Sm0.005的发光薄膜：
室温下，准确称取6.3636g La(NO3)3·6H2O和6.4556g含Ga元素16.2％的Ga(NO3)3·XH2O置于容器中，而后加入50ml体积比为3∶1的乙醇和水的混合溶液，于60℃水浴搅拌条件下加入2.25ml浓度为0.1mol/L的Tb3+溶液和0.75ml浓度为0.1mol/L的Sm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化56小时，得到0.30mol/L的La0.98GaO3:Tb0.015，Sm0.005镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.98GaO3:Tb0.015，Sm0.005、1μm厚的荧光薄膜。
实施例20
溶胶-凝胶法制备0.20mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.98GaO3:Tb0.01，Sm0.01的发光薄膜：
室温下，准确称取1.5964g La2O3，0.9372g Ga2O3润湿后，用2ml浓硝酸和2ml去离子水加热溶解于容器中。冷却后加入50ml体积比为3∶1的乙醇和水的混合溶液，于60℃水浴搅拌条件下加入1ml浓度为0.1mol/L的Tb3+溶液和1ml浓度为0.1mol/L的Sm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.20mol/L的La0.98GaO3:Tb0.01，Sm0.01镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.98GaO3:Tb0.01，Sm0.01、1μm厚的荧光薄膜。
实施例21
溶胶-凝胶法制备0.50mol/L的镧系镓酸盐凝胶，并用该浓度的凝胶制备的成分化学式为La0.98GaO3:Tb0.005，Sm0.015的发光薄膜：
室温下，准确称取8.6546g LaCl3·6H2O和4.4018g GaCl3置于容器中，而后加入50ml体积比为4∶1的乙醇和水的混合溶液，于60℃水浴搅拌条件下加入1.25ml浓度为0.1mol/L的Tb3+溶液和0.4ml浓度为1mol/L的Sm3+溶液，5.7642g柠檬酸和5g聚乙二醇，再搅拌4小时可得到均匀透明的前驱体溶液，然后将该前驱体溶液置于70℃烘箱中陈化90小时，得到0.50mol/L的La0.98GaO3:Tb0.005，Sm0.015镧系镓酸盐凝胶，其余步骤同实施例1，得到成分化学式为La0.98GaO3:Tb0.005，Sm0.015、1μm厚的荧光薄膜。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发光薄膜，其特征在于：所述薄膜化学成分是镧系镓酸盐，所述镧系镓酸盐化学式为La1-xGaO3:Ln3+ x，式中x的取值范围为0.001～0.1，Ln为Tm、Sm、Tb中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的发光薄膜，其特征在于：所述Ln为Sm和Tb两者的组合，Sm∶Tb的摩尔比为0.2～3.0∶1。
3.根据权利要求1所述的发光薄膜，其特征在于：所述薄膜的厚度为100nm～2μm。
4.一种发光薄膜制备方法，其包括如下步骤：
按化学式La1-xGaO3:Ln3+ x中元素化学计量比称取含La、Ga和Ln的化合物，并采用溶胶-凝胶法将所述含La、Ga和Ln的化合物制备成镧系镓酸盐凝胶，式中x的取值范围为0.001～0.1，Ln为Tm、Sm、Tb中的至少一种；
将镧系镓酸盐凝胶在玻璃基体上进行镀膜；
将上述镀的膜进行烧结处理，得到所述发光薄膜。
5.根据权利要求4所述的发光薄膜制备方法，其特征在于：所述的镧系镓酸盐凝胶的制备步骤中的含La、Ga和Ln化合物是La、Ga和Ln的金属氧化物、盐酸盐、硝酸盐、碳酸盐、草酸盐中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的发光薄膜制备方法，其特征在于：所述含La、Ga和Ln化合物是对应的硝酸盐或/和盐酸盐，所述的镧系镓酸盐凝胶的制备是先将称取的La、Ga和Ln的硝酸盐或/和盐酸盐溶解于水中，再加入乙醇和含柠檬酸的水的混合溶液，接着加入聚乙二醇，并在50℃～70℃下搅拌4～6小时，再于60℃～90℃下陈化56～96小时。
7.根据权利要求4所述的发光薄膜制备方法，其特征在于：所述含La、Ga和Ln化合物是对应的金属氧化物、草酸盐或/和碳酸盐，所述的镧系镓酸盐凝胶的配制是将称取的La、Ga和Ln的金属氧化物、草酸盐或/和碳酸盐用盐酸或硝酸溶解，再加入乙醇和含柠檬酸的水的混合溶液，接着加入聚乙二醇，并在50℃～70℃水浴中搅拌4～6小时，再于60℃～90℃下陈化56～96小时。
8.根据权利要求6或7所述的发光薄膜制备方法，其特征在于：
所述的柠檬酸用量与镧系镓酸盐凝胶中金属离子总摩尔比为1～5∶1；
所述的聚乙二醇用量是在镧系镓酸盐凝胶中镧系镓酸盐浓度为0.05～0.20g/mL；
所述水和乙醇的体积比为1∶3～8。
9.根据权利要求4所述的发光薄膜制备方法，其特征在于：所述的镀膜步骤是将制备好的镧系镓酸盐凝胶进行旋涂，形成薄膜，然后将薄膜在100℃～150℃下干燥5～30分钟。
10.根据权利要求4所述的发光薄膜制备方法，其特征在于：所述的烧结处理是将旋涂形成的薄膜从室温程序升温至700～1200℃进行烧结，并在700～1200℃下保温1～3小时；所述的程序升温的升温速率为3℃～5℃/min。
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