13709-49-4 / 氟化釔的應用

背景及概述^[1][4]

氟化釔是一種膠凝狀物質，熔點1387℃，沸點2230℃，相對密度4.01。不溶于水，難溶于稀酸。制法：將氧化釔與無水氟化氫于700℃反應8小時，或將氧化釔與比配比過量30%的氟氫化銨充分混合后，在300℃中反應12小時可得。氟化釔是弱毒性物質，毒性危險度屬IV級，對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,制備了有機電致發光器件(OLED)。實驗結果表明:適當厚度的YF₃電子注入緩沖層可以增強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Ba_0.6Sr_0.4TiO₃材料進行了摻雜，研究了YF₃摻雜量對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后得到的 BST 材料具有典型的鈣鈦礦結構。YF₃摻雜Ba_0.6Sr_0.4TiO₃材料的介電常數隨氟化釔摻雜量的增加先降低后增加，在氟化釔摻雜量5%時降至550（100KHz）左右，介電可調性達到 9.6%（1kv/mm），摻雜量 20%時，介電常數為 1095（100KHz），介電可調性達到 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計。常用制備氟化釔薄膜的方法為熱蒸發沉積法，離子、電子束輔助 蒸發沉積法，化學法等。磁控濺射技術是一種低溫高速薄膜沉積技術，廣泛應用于工業生產和科學研究中，但是利用磁控濺射技術采用氟化釔靶材來制備氟化釔薄膜時，易使得陰離子氟離子流失，吸收增大，折射率畸變，功能失效，同時薄膜的內應力失穩，極易使得 薄膜破裂脫落與破裂，導致結構失效。缺氟會導致的光學常數的畸變，一般采取反應氣體來補充氟離子，如果采取氟氣，則有劇毒。如果采用全氟化碳則會在薄膜中引入C等雜質離子，嚴重惡化氟化釔薄膜的光學性能。

CN201110181075.0提供一種氧穩定氟化釔薄膜，制備方法按以下步驟實現：

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內的旋轉加熱臺上，通過真空獲得系統將真空倉內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、向真空倉通入Ar 氣至真空倉內壓強為3～5Pa，對ZnS襯底表面進行反濺清洗10～20min；

三、反濺清洗 后，施加濺射功率啟輝，濺射功率為60～500瓦，預濺射20～50min，然后開啟O₂流量劑開關，O₂流量控制在1sccm～100sccm，至真空倉內氣體壓強為0.1～2Pa后向ZnS襯底表面鍍膜，鍍膜1～3h后關閉O₂流量劑開關，繼續鍍膜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，待真空倉內溫度降至室溫，即完成氧穩定氟化釔薄膜的制備。

本發明采用擴散氧來替換氟空位穩定氟化釔光學性能的薄膜；利用磁控濺射法制備出氧穩定氟化釔薄膜，改善了缺氟導致的光學常數的畸變，同時阻止了薄膜的脫落與破裂，制備了結構和功能十分穩定的氧穩定氟化釔薄膜。本發明氧穩定氟化釔薄膜的制備方法與現有的技術相比，制備的氧穩定氟化釔薄膜具有較好的光學性能，消光系數大大減小，折射率較低，具有優良的穩定性，膜層結合牢固，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OLED器件性能的影響[J].發光學報,2015,36(08):912-916.

[3] 劉珊珊. 氟化釔摻雜對鈦酸鍶鋇介電可調性能的影響[A]. 中國硅酸鹽學會特種陶瓷分會.第十五屆全國高技術陶瓷學術年會摘要集[C].中國硅酸鹽學會特種陶瓷分會:中國硅酸鹽學會特種陶瓷分會,2008:1.

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

[5] CN201110181075.0 一種氧穩定氟化釔薄膜的制備方法