溶胶凝胶法所采用制作薄膜的仪器是均胶机,作为衬底材料的石英玻片在使用之前需要进行酒精清醒,干燥后备用。使用均胶机将制得的溶胶均匀的涂覆在石英衬底上,之后将涂好的玻片放入干燥箱中300℃烘烤15-20分钟,重复上述的步骤反复均胶获得所需厚度的薄膜,将涂覆好的薄膜放入电炉中在800-1200℃下热处理3小时,得到YAG荧光薄膜[16,17]。

1.4.2喷涂制备法

喷涂制备法的原理是先把荧光粉和一些化学助剂混合制备成溶胶状态的混合物,之后在高压的气流的作用下将混合物雾化,接下来便可以通过喷涂的方式将雾化的浆料涂在石英玻璃衬底上形成一层膜。基本的制备工艺如下:根据特定的比例称取荧光粉,和复合物溶胶。将两种原料充分混合,搅拌2h,然后超声波处理30分钟左右。将经过加工和清洗的玻璃衬底放置在旋转台上,将混合均匀的浆料放入雾化喷压机中,调整压力至600KPa,启动旋转台打开喷嘴进行喷涂,喷涂结束后将涂覆了物料的玻板放入电炉内进行热处理,再经过自然冷却即得到远程荧光粉涂层。其流程如下图1.2所示[18]:

图1.2喷涂法制备工艺流程

1.4.3电泳沉积法

电泳沉积法顾名思义便是利用电泳动的现象对原料进行操作达到成膜效果的一种方法。当介质中存在有外加电场的情况下,介质内的带电颗粒会受到电场给予的一个力,这个力会促使体系中的带电颗粒朝着电极的方向运动,最终带电颗粒会沉积在电极基底上形成一层致密的膜状结构。电泳沉积法存在以下优点:电泳沉积制备的设备相对来说比其它的设备占地面积更加小巧;使用起来较为方便;购买仪器的成本相对较低,在制备薄膜的时候所使用的沉积工艺容易被操作者熟练掌握;设备制备薄膜的速度较快,适合工厂的大规模制备;该制备薄膜的方法相对比较温和可以避免薄膜在制备时因为高温等因素发生龟裂等现象,使用该方法制备的薄膜涂覆在衬底上能与其表面结合的更紧密;使用电泳沉积进行制膜的过程不受电镀材料、电流、电压等因素的影响,可以在形状结构相对复杂的衬底表面进行制膜。电泳沉积最为通用的方式溶胶电泳和粉体电泳。溶胶电泳需要制备出成分均匀一致的溶胶,虽然粉体电泳不需要制备溶胶,直接使用粉体原料和分散剂混合制成混合液即可,但是这种方法对于粉体自身的要求更高[19]。

1.4.4磁控溅射法

磁控溅射是制备大面积薄膜的一种较新方法,同时也是在溅射法之中沉淀效率较高的一种溅射方法。磁控溅射的原理是将一个闭合的磁场施加到所制备的薄膜材料的靶材上,电子会受到磁场的影响集中在靶材的周围,随着接触几率的上升,它更容易和气体分子发生反应,使得溅射沉积的能力明显上升,在工作环境中通入氩气放电时氩原子轰击靶材释放出靶材原子,放电后靶材上被激发出来的自由原子受到氩原子和外加磁场的作用力约束,朝着固定的衬底方向飞溅,最终在衬底材料的表面堆积成为一层致密的薄膜。由于磁控溅射中有施加一个外加的磁场的约束,所以腔内的氩气气压可以调节的很低也能达到起辉的要求。非平衡磁控溅射技术是在原有技术上将阴极磁场进行一定改变,导致磁极的两端磁通量与之前相比发生变化,发生变化的磁通量将导致原先在同样的阴极靶内可以闭合的磁力曲线现在不能闭合,这样可以使等离子体射向远离靶材的地方,在衬底的表面可以受到更多的轰击。通过非平衡磁控溅射可以干涉并改善成膜的过程,最终得到性能更优的薄膜[20]。

经过调查已经有人在衬底温度为550℃时进行溅射成膜,再经在1200℃的氮气气氛下热处理5h最终成功制备出YAG:Ce3+荧光薄膜,此后又有人针对上述实验设计的各种参数进行改善,将磁控溅射时的温度改变成了正常的室温,之后将热处理的温度设置为1100℃,加热时间设置为10h,气体设置为氮气气氛,最终也成功制备出了YAG:Ce3+荧光薄膜,但是上述的两种磁控溅射参数所使用的溅射靶材都是经过加工后的陶瓷材料,两者制备薄膜的成膜速率都很一般,因此不适用于在工厂中进行大规模生产[21,22]。

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