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1、(10)申请公布号 CN 102479776 A (43)申请公布日 2012.05.30 C N 1 0 2 4 7 9 7 7 6 A *CN102479776A* (21)申请号 201010554818.X (22)申请日 2010.11.23 H01L 25/075(2006.01) H01L 33/26(2010.01) H01L 33/40(2010.01) C09K 11/79(2006.01) (71)申请人海洋王照明科技股份有限公司 地址 518100 广东省深圳市南山区南海大道 海王大厦A座22层 申请人深圳市海洋王照明技术有限公司 (72)发明人周明杰 马文波 刘玉刚 。
2、(74)专利代理机构广州华进联合专利商标代理 有限公司 44224 代理人何平 (54) 发明名称 一种基于铕配合物的红色发光器件 (57) 摘要 本发明属于光电子领域，其公开了一种基于 铕配合物的红色发光器件，包括衬底，在所述衬底 的一个表面设置一层金属结构层，在所述金属薄 膜层上设置一层包括以铕配合物为材质的发光薄 膜层。本发明提供的一种高光效的基于Eu配合物 薄膜的红色发光器件，其利用表面等离子体波增 强Eu配合物薄膜的发光，Eu配合物薄膜的发光与 金属结构上产生的表面等离子体相互耦合，表面 等离子体的局域增强特性和高能量态密度的特性 使Eu配合物受到充分激发并且内量子效率得到 提高，同。
3、时金属结构的散射和反射特性提高器件 的光取出效率，从而提高基于Eu配合物薄膜的红 色发光器件的总体发光效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种基于铕配合物的红色发光器件，其特征在于，该红色发光器件包括衬底，在所述 衬底的一个表面设置一层金属结构层，在所述金属薄膜层上设置一层包括以铕配合物为材 质的发光薄膜层；或者在所述衬底的一个表面设置一层包括以铕配合物为材质的发光薄膜 层，在所述发光薄膜层上设置一层金属结构层。 2.根据权利要求1所。
4、述的红色发光器件，其特征在于，所述衬底上用于设置所述金属 结构层或发光薄膜层的表面为平面状或弧形状。 3.根据权利要求1或2所述的红色发光器件，其特征在于，所述衬底的材质为玻璃、 SiO 2 或Si。 4.根据权利要求1所述的红色发光器件，其特征在于，所述铕配合物中的配体为-二 酮、有机胺或杂环化合物中的至少一种。 5.根据权利要求1所述的红色发光器件，其特征在于，所述发光薄膜层中还包括聚甲 基丙烯酸甲酯胶体或SiO 2 胶体中的至少一种。 6.根据权利要求1所述的红色发光器件，其特征在于，所述发光薄膜层的厚度为 100nm10m。 7.根据权利要求1所述的红色发光器件，其特征在于，所述金属结。
5、构层为连续的金属 薄膜层或分散的金属纳米颗粒层。 8.根据权利要求1或7所述的红色发光器件，其特征在于，所述金属结构层的材质为 金、银、铝、铜、钛、铁、镍、钴、铬、铂、钯、镁或锌中的至少一种。 9.根据权利要求7所述的红色发光器件，其特征在于，所述金属薄膜层厚度为1 1000nm。 10.根据权利要求7所述的红色发光器件，其特征在于，所述金属纳米颗粒层中的颗粒 粒径为1100nm。 权 利 要 求 书CN 102479776 A 1/4页 3 一种基于铕配合物的红色发光器件 技术领域 0001 本发明涉及光电子领域，尤其涉及一种表面等离子体波增强的基于铕配合物的红 色发光器件。 背景技术 00。
6、02 稀土铕配合物由镧系元素铕(Eu，下同)和有机配体构成，其激发波长较宽，发射 带窄，具有良好的红光单色性，其还具有优异的热稳定性和光稳定性，另外，稀土配合物可 以具有很高的光效，理论上内量子效率可达100.因此，铕配合物有望成为一种兼具有机 化合物的高发光量子效率和无机化合物良好稳定性的红色荧光材料。然而，目前制备的Eu 配合物的发光效率较低，远低于理论极限值，不能够满足制备发光器件的要求。 0003 Eu配合物由于能够通过引入配体使其吸收位于蓝光波段，其可能在高显色性白光 LED技术中发挥重要作用。目前，YAG荧光粉封装蓝光LED芯片是主流的白光LED封装方 式，其由于缺少红色成分显色指。
7、数偏低，需要补充红光成分以提高显色性。而将Eu配合物 应用于白光LED的关键也在于Eu配合物必须具有较高的发光效率。 0004 表面等离子体(Surface Plasmon，SP)是一种沿金属和介质界面传播的波，其振 幅随离开界面的距离而指数衰减。当改变金属表面结构时，表面等离子体激元(surface plasmon polaritons，SPPs)的性质、色散关系、激发模式、耦合效应等都将产生重大的变 化。SPPs引发的电磁场，不仅仅能够限制光波在亚波长尺寸结构中传播，而且能够产生和操 控从光频到微波波段的电磁辐射，实现对光传播的主动操控。SPPs的激发将增大光学态密 度和增强自发辐射速率，。
8、从而大大提高内量子效率而帮助目前各种固态发光装置走出发光 效率低的困境，这将催生出新型的超高亮度和高速运作的发光器件。 发明内容 0005 本发明的目的在于提出一种高光效的基于铕配合物的红色发光器件，其利用表面 等离子体效应使发光器件的发光效率得到极大提高。 0006 本发明提供的一种基于铕配合物的红色发光器件，包括衬底，在所述衬底的一个 表面设置一层金属结构层，在所述金属薄膜层上设置一层包括以铕配合物为材质的发光薄 膜层；或者在所述衬底的一个表面设置一层包括以铕配合物为材质的发光薄膜层，在所述 发光薄膜层上设置一层金属结构层。 0007 所述的红色发光器件，其中，所述衬底上用于设置所述金属结。
9、构层或发光薄膜层 的表面为平面状或弧形状。 0008 所述的红色发光器件，其中，所述衬底的材质可为玻璃、SiO 2 或Si等常用的衬底材 料。 0009 所述的红色发光器件，其中，所述铕配合物中的配体为-二酮、有机胺、杂环化 合物中的至少一种。 0010 所述的红色发光器件，其中，所述发光薄膜层中还包括聚甲基丙烯酸甲酯胶体或 说 明 书CN 102479776 A 2/4页 4 SiO 2 胶体中的至少一种胶体材质，且该胶体材质与铕配合物混合组成发光薄膜层。 0011 所述的红色发光器件，其中，所述发光薄膜层的厚度为100nm10m。 0012 所述的红色发光器件，其中，所述金属结构层为连续的。
10、金属薄膜层或分散的金属 纳米颗粒层。 0013 所述的红色发光器件，其中，所述金属结构层的材质为金、银、铝、铜、钛、铁、镍、 钴、铬、铂、钯、镁或锌中的至少一种。 0014 所述的红色发光器件，其中，所述金属薄膜层厚度为11000nm。 0015 所述的红色发光器件，其中，所述金属纳米颗粒层中的颗粒粒径为1100nm。 0016 与现有技术相比，本发明提供的一种高光效的基于Eu配合物薄膜的红色发光器 件，其利用表面等离子体波增强Eu配合物薄膜的发光，Eu配合物薄膜的发光与金属结构上 产生的表面等离子体相互耦合，表面等离子体的局域增强特性和高能量态密度的特性使Eu 配合物受到充分激发并且内量子效。
11、率得到提高，同时金属结构的散射和反射特性提高器件 的光取出效率，从而提高基于Eu配合物薄膜的红色发光器件的总体发光效率。利用这种高 光效的红色发光器件和现有的YAG荧光粉封装的白光LED组合能够得到高光效、高显色性 的白光LED器件。 附图说明 0017 图1本发明高光效的基于铕配合物的红色发光器件的结构示意图； 0018 图2为本发明红色发光器件与YAG荧光粉封装的LED器件的结合结构示意图； 0019 图3为实施例1中发光器件的结构示意图； 0020 图4为实施例1中发光器件的发光增强效果； 0021 图5为实施例3中发光器件的结构示意图； 0022 图6为实施例3中发光器件的发光增强效果。
12、。 具体实施例 0023 本发明提供的一种基于铕配合物的红色发光器件，包括衬底，在所述衬底的一个 表面设置一层金属结构层，在所述金属薄膜层上设置一层包括以铕配合物为材质的发光薄 膜层；或者在所述衬底的一个表面设置一层包括以铕配合物为材质的发光薄膜层，在所述 发光薄膜层上设置一层金属结构层。 0024 所述衬底的材料可以选为玻璃、SiO2和Si等常用的衬底材料。 0025 所述衬底上用于设置所述金属结构层或发光薄膜层的表面为平面状或弧形状。 0026 所述铕配合物的配体采用对稀土-铕-离子铕能量传递效率高的-二酮、有机 胺、杂环化合物中的一种或几种作为材料的配体。 0027 所述发光薄膜层可以为。
13、纯Eu配合物为材质组成的发光薄膜层，通过热蒸镀的方 式直接在衬底上制备。 0028 所述发光薄膜层还可为Eu配合物与胶体混合为材质组成的发光薄膜层；其中，胶 体可选择聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶体、SiO 2 胶体等，发光薄膜层的制备方法为：先将Eu 配合物和胶体混合均匀，然后将胶体旋涂于衬底的表面上。 0029 红色发光器件的实际制备过程中，发光薄膜层的厚度为100nm10m；红色发光 说 明 书CN 102479776 A 3/4页 5 器件的所述金属结构层可以为一层连续的厚度限定为11000nm的金属薄膜层或一层不 连续的颗粒的尺寸限定在1100nm的金属纳米颗粒层；且所述金属结构层可。
14、以位于发光 薄膜层的上方或发光薄膜层与衬底之间。 0030 金属结构层的材料可选择金、银、铝、铜、钛、铁、镍、钴、铬、铂、钯、镁或锌中的至少 一种金属形成的，优选为由金、银、铝中的至少一种金属形成的。 0031 本发明的高光效的基于铕配合物的红色发光器件不仅能够独立使用，而且可以和 现有的YAG:Ce荧光粉封装的LED发光器件结合，增加LED器件发光的红色成分，得到高显 色性的白光LED器件。 0032 第一种技术方案的红色发光器件结构 0033 如图1，首先在抛光的衬底101上制备一层金属结构层102，通过镀膜参数控制金 属结构层的厚度，可选择对金属结构层进行热处理得到金属纳米颗粒结构，通过。
15、热处理的 温度和时间控制金属纳米颗粒的尺寸。然后在金属结构上利用蒸镀或旋涂的方法制备Eu 配合物的发光薄膜层103，得到红色发光器件的结构设置为：衬底101/金属结构层102/发 光薄膜层103。 0034 当然，在该方案中，金属结构层102可以设置在在发光薄膜层103的表面，即该红 色发光器件的结构设置为：衬底101/发光薄膜层103/金属结构层102。 0035 第二种技术方案的红色发光器件结构 0036 首先在抛光的透明衬底上蒸镀或旋涂Eu配合物发光薄膜，然后在Eu配合物薄膜 上制备金属结构层。 0037 基于铕配合物的红色发光器件与YAG荧光粉封装的LED器件的结合方式如图2，一 个Y。
16、AG荧光粉封装的蓝光LED芯片201，在其上方设置一个弧形的本发明的红色发光器件 202，其由具有半椭球状凹陷的基底203、金属结构层204和Eu配合物的发光薄膜层205构 成，LED芯片发出的蓝光可激发Eu配合物的发光薄膜层205发光，而金属结构层204产生 的表面等离子体能够提高Eu配合物的发光效率，同时反射芯片、荧光粉和Eu配合物发出的 光线，得到高显色性的白光。 0038 下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。 0039 实施例1 0040 本实施例的基于Eu配合物的高光效红色发光器件的基本结构，如图3所示，选择 表面抛光的硅基片作为衬底301，在硅衬底上利用磁控溅射方法。
17、沉积一层50nm厚的银薄膜 302。Eu的配合物采用以-二酮、十八胺为配体，取0.005g Eu配合物与0.5gPMMA胶体进 行混合，滴加在镀有银膜的硅基片上，以每分钟3000转的转度进行旋涂得到Eu配合物薄膜 303。利用450nm的激光器304发出的激光305照射在Eu配合物薄膜和银膜上，制得红色 发光器件。 0041 如图4中所示，曲线401为未沉积银膜而其它制备条件完全相同的样品的发光光 谱，曲线402为表面等离子体波大大增强了Eu配合物的发光光谱。本实施例的附加了银薄 膜的红色发光器件从500nm到690nm的发光积分强度是未加金属层时的4.6倍，金属结构 使红色发光器件的发光效率。
18、得到极大的提高。 0042 实施例2 0043 本实施例的基于Eu配合物的高光效红色发光器件采用金纳米颗粒作为金属结 说 明 书CN 102479776 A 4/4页 6 构，选择表面面形为曲面的二氧化硅基片作为衬底，在二氧化硅衬底上利用热蒸镀方法沉 积一层20nm厚的金薄膜，将其置于退火炉中以300的温度进行热处理，得到二氧化硅衬 底上的一层金纳米颗粒结构。Eu的配合物采用以-二酮为配体，利用热蒸镀的方法在金 结构上形成一层厚度为150nm的Eu配合物薄膜，制得红色发光器件。 0044 实施例3 0045 本实施例的基于Eu配合物的高光效红色发光器件的基本结构如图5所示，选择表 面抛光的玻璃。
19、片作为衬底501，在玻璃上利用热蒸镀的方法制备一层300nm厚的以-二酮 为配体的Eu配合物薄膜502，利用磁控溅射方法在Eu配合物薄膜上沉积一层500nm厚的铝 薄膜503。利用355nm的激光器504发出的激光505从衬底方向照射在Eu配合物薄膜和银 膜上，制得红色发光器件。 0046 如图6中所示，曲线601为未沉积银膜而其它制备条件完全相同的样品的发光光 谱，曲线602为表面等离子体波大大增强了Eu配合物的发光光谱。本实施例的附加了铝薄 膜的红色发光器件从500nm到690nm的发光积分强度是未加铝膜时的2.7倍，金属结构使 红色发光器件的发光效率得到极大的提高。 0047 应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为 是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。 说 明 书CN 102479776 A 1/3页 7 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102479776 A 2/3页 8 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102479776 A 3/3页 9 图6 说 明 书 附 图CN 102479776 A 。