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1、西北大学学报(自然科学网络版)2007年3月，第5卷，第2期ScienceJournalofNorthwestUniversityOnlineMar.2007，Vol.5，No.2无机电致发光材料的研究进展1,21,31111张锦，王永强,刘维红,郑新亮,陈武军,胡晓云(1.西北大学物理学系，陕西西安，710069;2.西安工业大学数理系,陕西西安，710038;3.河南理工大学理化系,河南焦作,454000)摘要：简要介绍了无机材料电致发光的分类、发光机理，陈述了几种典型的无机电致发光材料，特别介绍了蓝色发光材料的研究现状及其进展，总结了无机
2、电致发光材料的多种制备方法及其特点，最后对无机电致发光材料的发展趋势作了展望，指出蓝色发光材料的开发研制将是整个光学材料研究的主要方向，应努力寻找新的蓝色发光材料，提高发光效率。关键词：无机材料；电致发光；发光机理；薄膜制备中图分类号：O413.3文献标识码：A文章编号：1000-274X(2007)0264-06电致发光是某些物质被施加电压后，将电能直接转化为光能的一种物理现象。有许多材料具有这种发光特性，这些材料可分为无机和有机两大类，其中无机材料历史较久，是人类认识和应用最早的材料,而这些材料具有高分子材料无法比拟的优异性能,在现代科学技
3、术中占有越来越重要的地位。且随着国民经济的繁荣,技术的进步,对无机发光材料的需求也与日俱增。装饰、标志、节能等工程对荧光材料的应用尤为突出,对荧光材料的各项技术指标也提出了新的要求。本文简要介绍了无机材料电致发光的分类、发光机理及无机电致发光材料的发展现状。1无机材料电致发光的分类无机类电致发光材料从形态上可分为单晶型、薄膜型和粉末型3种，从工作方式上又可分为交流型(AC)、直流型(DC)和交直流型(ADC)3种，按激发条件又可分为高场型和低场型两种，还可以按发射光谱[1]分成红、黄、绿、蓝等多种。其具体分类如图1所示。2无机电致发光材料的发光
4、机理目前，关于无机电致发光材料的发光机理理论尚未完全成熟，有待于进一步研究。现在广泛认可的是[2]碰撞激发模型。根据该模型，电致发光过程可分为以下几步：①如图2，在发光层界面或绝缘层中处于深能级的电子在高场作用下被激发，并通过隧穿作用进入发光层；②初电子在发光层中被高场加速，成为过热电子；③过热电子碰撞发光中心，使发光中心的电子能量从基态跃迁到高能态；④当电子由高能态返回基态时，发出光子；⑤未被捕获的过热电子穿越整个发光层，最后在阳极一侧的绝缘层和发光层的界面处被捕获，成为空间电荷。对于交流电致发光，当电压极性反向时，新的电子从绝缘层和发光层界
5、面注入，这些电子与集结在_______________________收稿日期：2006-03-11基金项目：陕西省科技厅科技公关基金资助项目（2004K05-G26）审稿人：郑海荣，女，陕西师范大学教授单晶型(低场型薄膜型(高场型TFEL)粉末型(高场型EL))红黄绿蓝直流型交流型交流型交直流型(DCTFEL)（ACEL）（ADCEL）玻璃型搪瓷型塑料型红黄绿蓝红黄绿红黄绿红黄绿蓝白红黄绿蓝图1无机材料电致发光器件的分类Fig.1Typesofinorganicmaterialsinelectroluminescencedevice阳极发光层
6、绝缘层阴极图2电致发光器件结构Fig.2Thestructureofelectroluminescence界面处的空间电荷共同作为载流子返回发光层。由于高能电子数增多，发光强度必然增加。因此，通过交替变换电极极性，发光亮度不断增加，直至电子的产生与复合过程达到平衡，器件才能稳定发光。在发光层中，过热电子碰撞激发发光中心的几率取决于发光中心的横截面大小、发光中心的空间密度和电子达到碰撞激发阈值能量的几率。器件的效率则取决于发光中心、基质晶格和绝缘层的性质以及器件工作的方式。3无机电致发光材料3.1ZnS基电致发光材料3.1.1ZnS:MnZnS:
7、Mn是研究最早，高亮度、高效率的电致发光材料。它的发光带谱从540～680nm,峰值在585nm左右，呈橙黄色。通过加滤色片的方法，可以从中获得全色显示所需要的红色和绿色发光。以射频磁控溅射法制备了Mn的质量分数为0.45％的ZnS:Mn薄膜电致发光器件，绝缘层是Y2O3，研究表明随[3]退火温度的升高，发光层结晶度提高，发光效率增加。近年来,人们尝试用其它的方法进行制备，以期获得更好的性能和更低的成本。以溶胶-凝胶法制备了ZnS:Mn薄膜电致发光器件，绝缘层是Ta2O5，发现了[4]576nm的发光峰，且700℃退火时发光层结晶度最好，发光效
8、率较高。3.1.2ZnS:TbZnS:Tb电致发光的亮度和效率仅次于ZnS:Mn。它的发光光谱很窄，峰值在540nm附近呈绿色。以射频磁控溅射法制得了
