13709-49-4 / 氟化釔的應(yīng)用

背景及概述^[1][4]

氟化釔是一種膠凝狀物質(zhì)，熔點(diǎn)1387℃，沸點(diǎn)2230℃，相對(duì)密度4.01。不溶于水，難溶于稀酸。制法：將氧化釔與無(wú)水氟化氫于700℃反應(yīng)8小時(shí)，或?qū)⒀趸惻c比配比過(guò)量30%的氟氫化銨充分混合后，在300℃中反應(yīng)12小時(shí)可得。氟化釔是弱毒性物質(zhì)，毒性危險(xiǎn)度屬IV級(jí)，對(duì)皮膚和眼沒有明顯的刺激作用。氟化釔具有弱的蓄積能力。

應(yīng)用 ^{[2-3] [5]}

一、氟化釔電子注入層能提高OLED器件性能

利用氟化釔(YF₃)代替Li F作為電子注入層材料,以金屬鋁作為陰極,制備了有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:適當(dāng)厚度的YF₃電子注入緩沖層可以增強(qiáng)陰極的電子注入能力，使得電子和空穴的濃度更加平衡,有效地提高器件的電致發(fā)光性能。其中，1.2 nm厚YF₃的器件具有最小的起亮電壓2.6 V，最高的電流效率8.52 cd·A^-1，最大的亮度36 530 cd·m^-2。最大亮度和電流效率與Li F參考樣品相比，分別提高了39%和53%。

二、氟化釔摻雜可提高鈦酸鍶鋇介電性能

劉珊珊以氟化釔為改性劑對(duì)Ba_0.6Sr_0.4TiO₃材料進(jìn)行了摻雜，研究了YF₃摻雜量對(duì)鈦酸鍶鋇材料致密性及介電性能的影響。X 射線衍射分析圖譜表明燒結(jié)后得到的 BST 材料具有典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。YF₃摻雜Ba_0.6Sr_0.4TiO₃材料的介電常數(shù)隨氟化釔摻雜量的增加先降低后增加，在氟化釔摻雜量5%時(shí)降至550（100KHz）左右，介電可調(diào)性達(dá)到 9.6%（1kv/mm），摻雜量 20%時(shí)，介電常數(shù)為 1095（100KHz），介電可調(diào)性達(dá)到 19.6%（1kv/mm）。各摻雜量的鈦酸鍶鋇材料的介電損耗均在 1%以下。

三、用于制備一種氧穩(wěn)定氟化釔薄膜

氟化釔薄膜具有較低的折射率(折射率約為1.4)，較寬的透過(guò)波段(0.35～12μm)，和其他氟化物(氟化鋇，氟化鈣等)相比具有較高的硬度，使得氟化釔薄膜廣泛用于各種襯底上的增透膜的設(shè)計(jì)。常用制備氟化釔薄膜的方法為熱蒸發(fā)沉積法，離子、電子束輔助 蒸發(fā)沉積法，化學(xué)法等。磁控濺射技術(shù)是一種低溫高速薄膜沉積技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，但是利用磁控濺射技術(shù)采用氟化釔靶材來(lái)制備氟化釔薄膜時(shí)，易使得陰離子氟離子流失，吸收增大，折射率畸變，功能失效，同時(shí)薄膜的內(nèi)應(yīng)力失穩(wěn)，極易使得 薄膜破裂脫落與破裂，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。缺氟會(huì)導(dǎo)致的光學(xué)常數(shù)的畸變，一般采取反應(yīng)氣體來(lái)補(bǔ)充氟離子，如果采取氟氣，則有劇毒。如果采用全氟化碳則會(huì)在薄膜中引入C等雜質(zhì)離子，嚴(yán)重惡化氟化釔薄膜的光學(xué)性能。

CN201110181075.0提供一種氧穩(wěn)定氟化釔薄膜，制備方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

一、將ZnS襯底用丙酮超聲波清洗15～30min，用酒精清洗15～30min，然后用去離子水清洗30min，再將ZnS襯底置于磁控濺射真空倉(cāng)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)加熱臺(tái)上，通過(guò)真空獲得系統(tǒng)將真空倉(cāng)內(nèi)抽成真空至真空度為 1.0×10^-4～9.9×10^-4Pa，然后加熱至25～1000℃并保溫30～120min；

二、向真空倉(cāng)通入Ar 氣至真空倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)為3～5Pa，對(duì)ZnS襯底表面進(jìn)行反濺清洗10～20min；

三、反濺清洗 后，施加濺射功率啟輝，濺射功率為60～500瓦，預(yù)濺射20～50min，然后開啟O₂流量劑開關(guān)，O₂流量控制在1sccm～100sccm，至真空倉(cāng)內(nèi)氣體壓強(qiáng)為0.1～2Pa后向ZnS襯底表面鍍膜，鍍膜1～3h后關(guān)閉O₂流量劑開關(guān)，繼續(xù)鍍膜10～300min；

四、鍍膜完成后抽真空 到2.0×10^-4Pa并升溫至200～1000℃，保溫2～5h，待真空倉(cāng)內(nèi)溫度降至室溫，即完成氧穩(wěn)定氟化釔薄膜的制備。

本發(fā)明采用擴(kuò)散氧來(lái)替換氟空位穩(wěn)定氟化釔光學(xué)性能的薄膜；利用磁控濺射法制備出氧穩(wěn)定氟化釔薄膜，改善了缺氟導(dǎo)致的光學(xué)常數(shù)的畸變，同時(shí)阻止了薄膜的脫落與破裂，制備了結(jié)構(gòu)和功能十分穩(wěn)定的氧穩(wěn)定氟化釔薄膜。本發(fā)明氧穩(wěn)定氟化釔薄膜的制備方法與現(xiàn)有的技術(shù)相比，制備的氧穩(wěn)定氟化釔薄膜具有較好的光學(xué)性能，消光系數(shù)大大減小，折射率較低，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性，膜層結(jié)合牢固，很難破裂。

主要參考資料

[1] 化合物詞典

[2]張鐳,鄭宣明,林杰,劉星元.氟化釔電子注入層對(duì)OLED器件性能的影響[J].發(fā)光學(xué)報(bào),2015,36(08):912-916.

[3] 劉珊珊. 氟化釔摻雜對(duì)鈦酸鍶鋇介電可調(diào)性能的影響[A]. 中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)特種陶瓷分會(huì).第十五屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C].中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)特種陶瓷分會(huì):中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)特種陶瓷分會(huì),2008:1.

[4] 雷春文.氟化釔、鋱、鐿和鐠的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[J].稀土信息,1995(Z1):27.

[5] CN201110181075.0 一種氧穩(wěn)定氟化釔薄膜的制備方法