專利名稱：采用電沉積制備氟化鍶或稀土摻雜氟化鍶薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜的制備，尤其涉及一種采用電沉積法制備氟化鍶或稀土摻雜氟化 鍶薄膜的方法。
背景技術(shù)：
氟化物具有低聲子能量、高離子性，作為窗口、鏡片、閃爍晶體廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀 器。氟化鍶是一種典型的堿土氟化物，具有較強(qiáng)的光學(xué)透過(guò)性，主要用于制造光學(xué)玻璃、高 級(jí)電子元件，而且是良好的熒光基質(zhì)。當(dāng)氟化鍶中摻雜適量的稀土元素時(shí)，表現(xiàn)出特征的發(fā) 光性能，是優(yōu)良的激光材料。此外，稀土摻雜氟化鍶具有光放大、上轉(zhuǎn)換等性質(zhì)。與有機(jī)染 料和半導(dǎo)體量子點(diǎn)相比，稀土元素?zé)晒獍l(fā)射峰尖銳，量子產(chǎn)率高，壽命長(zhǎng)，光穩(wěn)定性高，有望 替代它們作為新型的生物體熒光標(biāo)記材料。到目前為止，已經(jīng)發(fā)展了一些氟化鍶和稀土摻雜氟化鍶晶體的制備方法，如水熱 法、溶膠_凝膠法、化學(xué)沉淀法、微波法等。然而，這些方法要求高溫，高真空，復(fù)雜的設(shè)備和 嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)程序，極大地阻礙了它們的普遍應(yīng)用。此發(fā)明中，采用電化學(xué)沉積法制備了具有 一定取向的氟化鍶和稀土摻雜氟化鍶薄膜，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、低溫常壓下即可進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡(jiǎn)便高效的采用電沉積法制備氟 化鍶薄膜或稀土摻雜氟化鍶薄膜的方法。采用電沉積法制備氟化鍶薄膜的方法包括如下步驟1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2 3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波 清洗器里清洗10 30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10 30秒， 最后用去離子水清洗，待用；2) 0. 01 0. 5摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉與鍶離子配合物溶液中，加入0. 02 1摩爾/升抗壞血酸鈉，再加入0. 04 2摩爾/升的氟化銨溶液，調(diào)節(jié)溶液的PH值為6 9，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為0. 8V 1. 4V，沉積 溫度為25 50°C，得到氟化鍶薄膜。采用電沉積法制備稀土摻雜氟化鍶薄膜的方法包括如下步驟1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2 3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波 清洗器里清洗10 30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10 30秒， 最后用去離子水清洗，待用；2) 0. 01 0. 5摩爾/升的氯化鍶溶液中加入0. 0002 0. 05摩爾/升的硝酸銪或 硝酸鋱，加入0. 0102 0. 55摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉，形成配合物溶液，加入0. 02 1摩爾/升的抗壞血酸鈉，再加入0. 04 2摩爾/升的氟化銨溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值為6
39，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為0. 8V 1. 4V，沉積 溫度為25 50°C，得到稀土摻雜的氟化鍶薄膜。本發(fā)明具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、沉積速率快、材料生長(zhǎng)溫度低、可以在常溫常壓下 操作的特點(diǎn)，有望進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。電沉積法制備的氟化鍶薄膜均勻，形貌為圓球形，結(jié)晶 性好，<111>取向具有一定的優(yōu)勢(shì)。稀土元素銪、鋱均勻地?fù)诫s于氟化鍶薄膜，具有強(qiáng)的熒 光發(fā)射峰，可作為激光材料和生物體熒光標(biāo)記材料。


圖1是氟化鍶薄膜的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖；圖2是氟化鍶薄膜的X射線衍射圖；圖3是摻銪氟化鍶薄膜的熒光發(fā)射光譜圖；圖4是摻鋱氟化鍶薄膜的熒光發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗 器里清洗10分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10秒，最后用去離子水 清洗，待用；2)0.01摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉與鍶離子配合物溶液中，加入0. 02摩爾/升 抗壞血酸鈉，再加入0. 04摩爾/升的氟化銨溶液，調(diào)節(jié)溶液的PH值為6，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為0. 8V，沉積溫度為 25°C，得到氟化鍶薄膜。實(shí)施例21)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗 器里清洗30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化30秒，最后用去離子水 清洗，待用；2) 0. 5摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉與鍶離子配合物溶液中，加入1摩爾/升抗壞 血酸鈉，再加入2摩爾/升的氟化銨溶液，調(diào)節(jié)溶液的PH值為9，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為1.4V，沉積溫度為 50°C，得到氟化鍶薄膜。實(shí)施例31)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗 器里清洗15分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化15秒，最后用去離子水 清洗，待用；2) 0. 02摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉與鍶離子配合物溶液中，加入0. 04摩爾/升抗壞血酸鈉，再加入0. 08摩爾/升的氟化銨溶液，調(diào)節(jié)溶液的PH值為7，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為1. IV，沉積溫度為 30°C，得到氟化鍶薄膜。經(jīng)場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和X射線衍射(XRD)等，對(duì)電沉積在ITO導(dǎo)電玻璃上 的氟化鍶薄膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。掃描電鏡圖1表明氟化鍶薄膜平滑致密，呈圓球形；X射線 衍射圖2表明<111>取向有一定的優(yōu)勢(shì)。實(shí)施例41)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗 器里清洗10分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10秒，最后用去離子水 清洗，待用；2)0. 01摩爾/升的氯化鍶溶液中加入0. 0002摩爾/升的硝酸銪或硝酸鋱，加入 0. 0102摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉，形成配合物溶液，加入0. 02摩爾/升的抗壞血酸鈉， 再加入0. 04摩爾/升的氟化銨溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值為6，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為0. 8V，沉積溫度為 25 0C，得到稀土摻雜的氟化鍶薄膜。實(shí)施例51)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗 器里清洗30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化30秒，最后用去離子水 清洗，待用；2) 0. 5摩爾/升的氯化鍶溶液中加入0. 05摩爾/升的硝酸銪或硝酸鋱，加入0. 55 摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉，形成配合物溶液，加入1摩爾/升的抗壞血酸鈉，再加入2 摩爾/升的氟化銨溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值為9，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為1.4V，沉積溫度為 50 0C，得到稀土摻雜的氟化鍶薄膜。實(shí)施例61)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗 器里清洗15分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化15秒，最后用去離子水 清洗，待用；2)0. 02摩爾/升的氯化鍶溶液中加入0. 001摩爾/升的硝酸銪或硝酸鋱，加入 0. 021摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉，形成配合物溶液，加入0. 04摩爾/升的抗壞血酸鈉， 再加入0. 08摩爾/升的氟化銨溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值為7，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極組成三電 極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為1.3V，沉積溫度為 30 0C，得到稀土摻雜的氟化鍶薄膜。經(jīng)熒光發(fā)射光譜(PL)，對(duì)電沉積在ITO導(dǎo)電玻璃上的稀土摻雜氟化鍶薄膜進(jìn)行表 征。圖3為摻銪氟化鍶薄膜的熒光發(fā)射光譜，顯示銪的特征發(fā)射峰，激發(fā)波長(zhǎng)為397nm ；圖4
5為摻鋱氟化鍶薄膜的熒光發(fā)射光譜，顯示鋱的特征發(fā)射峰，激發(fā)波長(zhǎng)為378nm。
權(quán)利要求
一種采用電沉積制備氟化鍶薄膜的方法，其特征在于包括如下步驟1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2～3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗器里清洗10～30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10％的硝酸溶液中活化10～30秒，最后用去離子水清洗，待用；2)0.01～0.5摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉與鍶離子配合物溶液中，加入0.02～1摩爾/升的抗壞血酸鈉，再加入0.04～2摩爾/升的氟化銨溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值為6～9，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉑電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極組成三電極體系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為0.8V～1.4V，沉積溫度為25～50℃，得到氟化鍶薄膜。
2.一種采用電沉積制備稀土摻雜氟化鍶薄膜的方法，其特征在于包括如下步驟1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2 3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗 器里清洗10 30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10%的硝酸溶液中活化10 30秒，最后 用去離子水清洗，待用；2)0.01 0. 5摩爾/升的氯化鍶溶液中加入0. 0002 0. 05摩爾/升的硝酸銪或硝 酸鋱，加入0. 0102 0. 55摩爾/升的乙二胺四乙酸二鈉，形成配合物溶液，加入0. 02 1 摩爾/升的抗壞血酸鈉，再加入0. 04 2摩爾/升的氟化銨溶液，調(diào)節(jié)溶液PH值為6 9， 得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉬電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極組成三電極體 系，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為0. 8V 1. 4V，沉積溫度 為25 50°C，得到稀土摻雜的氟化鍶薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用電沉積制備氟化鍶或稀土摻雜氟化鍶薄膜的方法。包括如下步驟1)用丙酮清洗ITO導(dǎo)電玻璃2～3次，再用去離子水將ITO導(dǎo)電玻璃放在超聲波清洗器里清洗10～30分鐘，接著將ITO導(dǎo)電玻璃放在10％的硝酸溶液中活化10～30秒，最后用去離子水清洗，待用；2)0.01～0.5mol/L乙二胺四乙酸二鈉與鍶離子的配合物溶液中，加入抗壞血酸鈉，再加入氟化銨溶液，調(diào)節(jié)pH值為6～9，得到電解液，待用；3)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，鉑電極為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極，置于電解液中進(jìn)行電沉積，相對(duì)于甘汞電極的陽(yáng)極沉積電位為0.8V～1.4V，得到氟化鍶薄膜。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備簡(jiǎn)單，低成本，常壓低溫。除了適合于科學(xué)研究外，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C30B30/02GK101892504SQ201010220120
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者劉潤(rùn), 徐鑄德, 王輝, 陳科立 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)