受控的硫种类沉积方法技术

本发明专利技术是一种将预定组合物的薄膜沉积到衬底上的方法，该薄膜包括三元、四元或更高的硫化物化合物，其选自：来自周期表的族ⅡＡ和ⅡＢ中的至少一种元素的硫代铝酸盐、硫代镓酸盐和硫代铟酸盐。该方法包括使预定组合物的硫化物的至少一种源材料挥发，在衬底上形成含硫薄膜组合物，并同时阻止任何过量的挥发自至少一种源材料的含硫种类撞击衬底。该方法改进了无机发光材料的发光度和发射光谱，所述无机发光材料用于应用具有高介电常数的厚膜介电层的彩色交流电致发光显示装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于沉积多元素薄膜组合物的方法。更具体地，本专利技术是一种用于沉积无机发光材料组合物的方法，其中在沉积的无机发光材料组合物中提供的硫量是受控制的。该方法特别适用于包括族IIA和族IIB元素的硫代铝酸盐、硫代镓酸盐或硫代铟酸盐(thioindate)的无机发光材料组合物的沉积，其中源材料包括硫化物，该硫化物包含至少一些构成沉积无机发光材料膜的元素。此外，该方法特别可用于在使用具有高介电常数的厚膜介电层的彩色交流(ac)电致发光显示装置中无机发光材料的沉积。
技术介绍
如美国专利US 5,432,015(该专利被全部引入本文以供参考)所例举的，厚膜介电结构典型地在陶瓷衬底上被制作，提供了优良的抗介电击穿性，与在玻璃衬底上制备的薄膜电致发光(TFEL)显示装置相比，厚膜介电结构提供了降低的工作电压。当厚膜介电结构沉积在陶瓷衬底上时，它比在玻璃衬底上的TFEL设备经受更高的加工温度。对更高温度的耐受性的提高促进了在更高温度下无机发光材料膜的退火，提高了发光度。但是，即使所得发光度增强，还是希望进一步提高设备的发光效率，以提高总的能效率并减少动力消耗。申请人已经研究开发了各种用于沉积无机发光材料的方法，所述无机发光材料用在厚膜介电电致发光设备中。例如，PCT/CA01/01823(该文献的公开内容被全部引入本文)公开了一种用于三元、四元或类似的无机发光材料组合物的沉积方法，优选为电子束蒸发，其中组合物的组分位于不同的源。特别地，组合物为族IIA和族IIB元素的硫代铝酸盐、硫代镓酸盐或硫代铟酸盐，形成这些化合物的硫化物位于不同的源。PCT/CA01/01234(该文献的公开内容被全部引入本文)公开了一种使用双源电子束沉积的双源无机发光材料的沉积方法。第一源和第二源的不同化合物被要求以一定的比率提供所需的无机发光材料组合物。沉积的无机发光材料优选为发蓝光的铕活化的硫代铝酸钡。PCT/CA02/00688(该文献的公开内容被全部引入本文)公开了一种单源溅射方法，用于沉积受控组成的多元素无机发光材料膜。该方法利用单个致密靶形式的源材料，其具有与所需的无机发光材料的膜组成不同的组成。相对于方法的靶组合物中的较重化学元素，轻化学元素的浓度比在沉积膜中所需的浓度要高。上述专利申请公开了沉积无机发光材料用于厚膜介电电致发光显示装置所需的无机发光材料和方法。但是，总是希望提供新的方法来进一步提高无机发光材料组合物的发光度和发光效率。专利技术概述本专利技术是一种沉积多元素薄膜组合物用于厚膜介电电致发光设备的方法。在该方法中，在薄膜组合物的沉积过程中，在沉积室中控制硫的量。照这种方式，撞击沉积衬底和由此掺入薄膜组合物内的硫的量被控制。本专利技术方法特别用于无机发光材料组合物的沉积，所述组合物包括三元、四元或更高的含硫化合物，其优选地选自来自周期表的族IIA和IIB中的至少一种元素的硫代铝酸盐、硫代镓酸盐和硫代铟酸盐。与现有技术的方法相比，根据本专利技术方法沉积的无机发光材料显示出提高的发光度和发光效率。在该方法中，组成沉积无机发光材料的组合物的一种或多种源材料，通过使用例如低压物理气相沉积法沉积到合适的衬底上。控制源材料的相对挥发，以在沉积衬底上得到所需的金属种类比。为了除去、阻止和/或最小化任何过量含硫种类沉积到沉积衬底上和由此掺入沉积无机发光材料组合物中，提供了吸气或冷凝物质，其充分地靠近源材料。这在足够低的温度下进行，以阻止冷凝的含硫种类从吸气或冷凝物质中再蒸发。吸气或冷凝物质具有足够的表面积，以有效地吸收或冷凝任何过量含硫种类，其中这种过量是指超出为提供薄膜无机发光材料组合物的所需组成而需要的量的量。这对于本领域的技术人员是容易理解的。在无机发光材料组合物内沉积的过量硫可能对沉积的无机发光材料组合物的发光度具有有害的影响。根据本专利技术的一个方面，提供了一种将预定组合物的薄膜沉积到衬底上的方法，该薄膜包括三元、四元或更高的硫化物化合物，其选自来自周期表的族IIA和IIB中的至少一种元素的硫代铝酸盐、硫代镓酸盐和硫代铟酸盐，该方法包括—使至少一种包括硫化物的源材料挥发，所述硫化物形成所述预定组合物，以在衬底上形成含硫薄膜组合物；和—使撞击所述衬底的挥发自至少一种源材料的任何过量含硫种类最小化。根据本专利技术的另一方面，提供了一种将预定组合物的薄无机发光材料膜沉积到衬底上的方法，所述无机发光材料膜包括三元、四元或更高的硫化物化合物，其选自来自周期表的族IIA和IIB中的至少一种元素的硫代铝酸盐、硫代镓酸盐和硫代铟酸盐，该方法包括—使至少一种包括硫化物的源材料挥发，所述硫化物形成所述预定组合物，以在衬底上形成含硫薄膜组合物；—同时使撞击所述衬底的挥发自至少一种源材料的任何过量含硫种类最小化；和—从所述的至少一种源材料的蒸发物中冷凝或除去氧和/或水。根据本专利技术的另一方面，提供了一种将预定组合物薄膜沉积到衬底上的方法，所述组合物包括三元、四元或更高的组合物，所述方法包括(i)提供一种硫化物的球团作为源材料，该硫化物包括所述预定组合物的组分，所述球团还包含用于所述预定组合物的掺杂剂；(ii)通过用电子束蒸发所述球团，将所述预定组合物气相沉积到所述衬底上；(iii)监测硫化物从所述球团中蒸发的速度；和(iv)同时除去挥发自所述球团的任何过量含硫种类，以阻止所述过量物质撞击所述衬底。在本专利技术的实施方案中，沉积薄膜组合物是无机发光材料组合物，包括铕活化的硫代铝酸钡或铕活化的硫代铝酸钙的无机发光材料组合物。在优选实施方案中，在沉积室中从源材料产生的任何过量含硫种类通过下述方法从室中除去提供与源材料充分靠近的吸气或冷凝物质，以吸收或冷凝由源材料的挥发而产生的任何过量含硫种类。这在足够低的温度下进行，以阻止冷凝的含硫种类再蒸发。如本领域的技术人员所知的，通过查询所讨论种类的作为温度函数的平衡蒸气压力数据，并选择一个低的温度，该温度的平衡蒸气压力低于沉积过程的底压，从而确定阻止再蒸发的温度。通常，在液氮沸点77K的温度附近为含硫种类选择一个温度，这是很方便的。如本领域的技术人员所理解的，吸气或冷凝物质具有足够的表面积，以有效地冷凝/吸收任何过量含硫种类。在本专利技术的又一个实施方案中，还提供了一种或多种试剂以便(a)使还包含氧如SO2的任何过量含硫种类最小化；和(b)从由源材料散发出的蒸发通量中冷凝或除去分子氧和/或水，并阻止它在沉积室中撞击沉积衬底。如果硫化物的蒸发源包含一种或多种含氧杂质如硫酸盐或亚硫酸盐化合物和水，那么氧可以来自硫化物的蒸发源。优选地，这些试剂被设置成充分靠近在沉积方法中使用的源材料。在本专利技术的还一个实施方案中，在沉积室中提供了硫、优选原子硫的挥发源，以补偿在沉积的无机发光材料中相对于所需量的硫的任何不足。硫挥发源应被注入室中，使得硫均匀地撞击沉积衬底。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种将预定组合物的薄膜沉积到衬底上的方法，所述组合物包括三元、四元或更高的组合物，所述方法包括(i)提供了至少一种硫化物的球团作为第一源材料，并提供了至少一种硫化物的球团作为第二源材料，第一源材料和第二源材料的硫化物是不同的，所述硫化物是所述组合物的组分，第一和第二源材料的至少一种球团还包含用于组合物的掺杂剂；(ii)通过用独立的电子束同时蒸发第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将预定组合物的薄膜沉积到衬底上的方法，该薄膜包括三元、四元或更高的硫化物化合物，其选自：来自周期表的族ⅡＡ和ⅡＢ中的至少一种元素的硫代铝酸盐、硫代镓酸盐和硫代铟酸盐，该方法包括：使至少一种包括硫化物的源材料挥发，所述硫化物形成所 述预定组合物，以在衬底上形成含硫薄膜组合物；和使撞击所述衬底的挥发自至少一种源材料的任何过量含硫种类最小化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛永保，詹姆斯亚历山大罗伯特斯泰尔斯，梁志杰，特里亨特，乔阿基奥内，
申请(专利权)人：伊菲雷知识产权公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]