氟化钇的应用

背景及概述^[1][4]

氟化钇是一种胶凝状物质，熔点1387℃，沸点2230℃，相对密度4.01。不溶于水，难溶于稀酸。制法：将氧化钇与无水氟化氢于700℃反应8小时，或将氧化钇与比配比过量30%的氟氢化铵充分混合后，在300℃中反应12小时可得。氟化钇是弱毒性物质，毒性危险度属IV级，对皮肤和眼没有明显的刺激作用。氟化钇具有弱的蓄积能力。

应用 ^{[2-3] [5]}

一、氟化钇电子注入层能提高OLED器件性能

利用氟化钇(YF₃)代替Li F作为电子注入层材料,以金属铝作为阴极,制备了有机电致发光器件(OLED)。实验结果表明:适当厚度的YF₃电子注入缓冲层可以增强阴极的电子注入能力，使得电子和空穴的浓度更加平衡,有效地提高器件的电致发光性能。其中，1.2 nm厚YF₃的器件具有最小的起亮电压2.6 V，最高的电流效率8.52 cd·A^-1，的亮度36 530 cd·m^-2。亮度和电流效率与Li F参考样品相比，分别提高了39%和53%。

二、氟化钇掺杂可提高钛酸锶钡介电性能

刘珊珊以氟化钇为改性剂对Ba_0.6Sr_0.4TiO₃材料进行了掺杂，研究了YF₃掺杂量对钛酸锶钡材料致密性及介电性能的影响。X 射线衍射分析图谱表明烧结后得到的 BST 材料具有典型的钙钛矿结构。YF₃掺杂Ba_0.6Sr_0.4TiO₃材料的介电常数随氟化钇掺杂量的增加先降低后增加，在氟化钇掺杂量5%时降至550（100KHz）左右，介电可调性达到 9.6%（1kv/mm），掺杂量 20%时，介电常数为 1095（100KHz），介电可调性达到 19.6%（1kv/mm）。各掺杂量的钛酸锶钡材料的介电损耗均在 1%以下。

三、用于制备一种氧稳定氟化钇薄膜

氟化钇薄膜具有较低的折射率(折射率约为1.4)，较宽的透过波段(0.35～12μm)，和其他氟化物(氟化钡，氟化钙等)相比具有较高的硬度，使得氟化钇薄膜广泛用于各种衬底上的增透膜的设计。常用制备氟化钇薄膜的方法为热蒸发沉积法，离子、电子束辅助 蒸发沉积法，化学法等。磁控溅射技术是一种低温高速薄膜沉积技术，广泛应用于工业生产和科学研究中，但是利用磁控溅射技术采用氟化钇靶材来制备氟化钇薄膜时，易使得阴离子氟离子流失，吸收增大，折射率畸变，功能失效，同时薄膜的内应力失稳，极易使得 薄膜破裂脱落与破裂，导致结构失效。缺氟会导致的光学常数的畸变，一般采取反应气体来补充氟离子，如果采取氟气，则有剧毒。如果采用全氟化碳则会在薄膜中引入C等杂质离子，严重恶化氟化钇薄膜的光学性能。

CN201110181075.0提供一种氧稳定氟化钇薄膜，制备方法按以下步骤实现：

一、将ZnS衬底用丙酮超声波清洗15～30min，用酒精清洗15～30min，然后用去离子水清洗30min，再将ZnS衬底置于磁控溅射真空仓内的旋转加热台上，通过真空获得系统将真空仓内抽成真空至真空度为 1.0×10^-4～9.9×10^-4Pa，然后加热至25～1000℃并保温30～120min；

二、向真空仓通入Ar 气至真空仓内压强为3～5Pa，对ZnS衬底表面进行反溅清洗10～20min；

三、反溅清洗 后，施加溅射功率启辉，溅射功率为60～500瓦，预溅射20～50min，然后开启O₂流量剂开关，O₂流量控制在1sccm～100sccm，至真空仓内气体压强为0.1～2Pa后向ZnS衬底表面镀膜，镀膜1～3h后关闭O₂流量剂开关，继续镀膜10～300min；

四、镀膜完成后抽真空 到2.0×10^-4Pa并升温至200～1000℃，保温2～5h，待真空仓内温度降至室温，即完成氧稳定氟化钇薄膜的制备。

本发明采用扩散氧来替换氟空位稳定氟化钇光学性能的薄膜；利用磁控溅射法制备出氧稳定氟化钇薄膜，改善了缺氟导致的光学常数的畸变，同时阻止了薄膜的脱落与破裂，制备了结构和功能十分稳定的氧稳定氟化钇薄膜。本发明氧稳定氟化钇薄膜的制备方法与现有的技术相比，制备的氧稳定氟化钇薄膜具有较好的光学性能，消光系数大大减小，折射率较低，具有优良的稳定性，膜层结合牢固，很难破裂。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2]张镭,郑宣明,林杰,刘星元.氟化钇电子注入层对OLED器件性能的影响[J].发光学报,2015,36(08):912-916.

[3] 刘珊珊. 氟化钇掺杂对钛酸锶钡介电可调性能的影响[A]. 中国硅酸盐学会特种陶瓷分会.第十五届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C].中国硅酸盐学会特种陶瓷分会:中国硅酸盐学会特种陶瓷分会,2008:1.

[4] 雷春文.氟化钇、铽、镱和镨的卫生标准[J].稀土信息,1995(Z1):27.

[5] CN201110181075.0 一种氧稳定氟化钇薄膜的制备方法