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FR2464983A1 - Forming layer of luminescent oxy:sulphide - by sputtering in presence of sulphide, then heat treating - Google Patents

Forming layer of luminescent oxy:sulphide - by sputtering in presence of sulphide, then heat treating Download PDF

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Publication number
FR2464983A1
FR2464983A1 FR7922502A FR7922502A FR2464983A1 FR 2464983 A1 FR2464983 A1 FR 2464983A1 FR 7922502 A FR7922502 A FR 7922502A FR 7922502 A FR7922502 A FR 7922502A FR 2464983 A1 FR2464983 A1 FR 2464983A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
oxysulfide
sulphide
group
yttrium
inert gas
Prior art date
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Granted
Application number
FR7922502A
Other languages
French (fr)
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FR2464983B1 (en
Inventor
Claude Sella
Jean-Claude Martin
Yves Charreire
Jean Auguste Loriers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bpifrance Financement SA
Original Assignee
Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
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Publication date
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Publication of FR2464983B1 publication Critical patent/FR2464983B1/fr
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
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    • C09K11/7766Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7767Chalcogenides
    • C09K11/7769Oxides
    • C09K11/7771Oxysulfides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

Method for forming a base layer of phosphor of formula (T(1-x)Lnx)2O2S (where T is one or more of La, Gd, Y and Lu; Ln is one or more of Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Pm in a tervalent state, x is 0.001-0.05) by HF cathode sputtering is described in which, the sputtering is effected in a rarified atmos of inert gas. Specifically, a target comprising (T(1-x)Lnx)202S is used and a sulphide of La, Gd, Y or Lu is present in an amt. such that the oxysulphide obtd. has a S content corresp. stoichiometrically to that in this formula. The sputtering is effected in an inert gas with additional H2 at a partial pressure of 0.1-200 microns of Hg. The deposit thus obtd. is heat treated at 400-500 deg.C then subsequently in an inert atmos. or a mixt. of inert gas and hydrogen, at 500-600 deg.C. A judicious choice of colour producing oxysulphides of the above formula can produce a satisfactory energy yield of 10-15% for the 3 fundamental colours, i.e. sufficient for uses in TV screens, luminous tubes etc.

Description

L'invention concerne des produits luminescents, à savoir les phosphores ayant des matrices à base d'oxysulfures de terres rares ou d'yttrium et a plus patticulieoem'ent pour dbjet un nouveau procédé de préparation, par pulvérisation cathodique haute fréquence, de couches luminescentes d'oxysulfures de terres rares ou d'yttrium activés, ainsi que les moyens permettant la mise en oeuvre d'un tel procédé. The invention relates to luminescent products, namely phosphors having matrices based on rare earth or yttrium oxysulfides and more particularly for a new process for the preparation, by high frequency sputtering, of luminescent layers. of activated rare earth or yttrium oxysulphides, as well as the means allowing the implementation of such a process.

I1 est connu que les oxysulfures d'yttrium et des terres rares optiquement non absorbantes dans le visible lanthane, gadolinium et lutétiumstous éléments qui sont représentés ci-après par le symbole T) constituent d'excellentes matrices pour la préparation de phosphores activés par d'autres lanthanides à couche électronique 4f incomplète à savoir le praséodyme, le néodyme, le samarium, l'europium, le terbium, le dysprosium, l'holmium, l'erbium, le thulium et l'ytterbium (et éventuellement le prométhium qui est créé artificiellement par fission de l'uranium}
Ces éléments sont représentés ci-après par le symbole Ln.
It is known that yttrium oxysulfides and optically non-absorbing rare earths in the visible lanthanum, gadolinium and lutetium (all elements which are represented below by the symbol T) constitute excellent matrices for the preparation of phosphors activated by other lanthanides with an incomplete 4f electronic layer, namely praseodymium, neodymium, samarium, europium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium and ytterbium (and possibly promethium which is created artificially by fission of uranium}
These elements are represented below by the symbol Ln.

Ces phosphores que l'on peut représenter indifféremment par l'une des formules (Tl,xLnx)202S ou T202S : Ln doivent leurs propriétés luminescentes aux transitions radiatives intervenant entre niveaux d'énergie "discrets" de la configuration (4f)n de l'ion activateur Ln3+. These phosphors which can be represented indifferently by one of the formulas (Tl, xLnx) 202S or T202S: Ln owe their luminescent properties to the radiative transitions occurring between "discrete" energy levels of the configuration (4f) n of l activator ion Ln3 +.

un tel phosphore peut être excité par des photons (photoluminescence), des électrons -(cathodo- et électroluminescence) ou des rayons X ouy
La couleur obtenue par excitation dépend de l'activateur Ln3+ : on obtient par exemple du bleu avec le thulium Tm3+, du vert avec le terbium Tb3+ et du rouge avec l'europium Eu
Ces phosphores présentent de nombreux avantages par rapport à ceux connus antérieurement. Ces avantages sont en particulier dûs à leur matrice. En effet les oxysulfures sont des composés très stables, insensibles à l'humidité et qui ne s'oxydent dans l'air qu'audessus de 600-700"C; ils sont de plus très réfractaires (fusion congruente au-dessus de 2000 C).
such phosphorus can be excited by photons (photoluminescence), electrons - (cathodo- and electroluminescence) or X-rays ouy
The color obtained by excitation depends on the activator Ln3 +: for example, blue is obtained with thulium Tm3 +, green with terbium Tb3 + and red with europium Eu
These phosphors have many advantages over those known previously. These advantages are in particular due to their matrix. Indeed, the oxysulfides are very stable compounds, insensitive to humidity and which oxidize in the air only above 600-700 "C; they are moreover very refractory (congruent fusion above 2000 C ).

Compte-tenu de ces divers avantages de nombreuses applications de ces phosphores telles que fabrication de matériaux luminescents.pour l'éclairage, les tubes cathodiques, les écrans d'affichage, les tubes amplificateurs d-'images, les écrans de radiographie X, les écrans de télévision, etc .. ont déjà été envisagées. Given these various advantages, numerous applications of these phosphors such as the manufacture of luminescent materials. For lighting, cathode ray tubes, display screens, image amplifier tubes, X-ray screens, television screens, etc. have already been considered.

On utilise déjà actuellement l'oxysulfure d'yttrium activé à l'europium (Y202S : Eu) comme phosphore rouge pour les écrans de télévision en couleur. I1 est en général associé, pour obtenir les deux autres couleurs fondamentales (bleu et vert) à des phosphores classiques tels que les sulfures de type (Zn, Cd)S qui ont, en cathodoluminescence, des rendements énergétiques supérieurs à ceux des oxysulfures. Cependant la matrice en sulfure de zinc présente de nombreux inconvénients tels que manque de fiabilité et mauvaise tenuesousexcitation de grande énergie. En outre, dans ces écrans classiques les phosphores sont déposés à l'état de poudres. De tels enduits de particules présentent de nombreuses limitations notamment au niveau de la régulation du contraste. Currently used yttrium oxysulfide activated with europium (Y202S: Eu) as red phosphorus for color television screens. It is generally associated, in order to obtain the other two fundamental colors (blue and green) with conventional phosphors such as the sulfides of the (Zn, Cd) S type which have, in cathodoluminescence, higher energy yields than those of the oxysulfides. However, the zinc sulfide matrix has many disadvantages such as unreliability and poor behavior under high energy excitation. In addition, in these conventional screens the phosphors are deposited in the form of powders. Such particle coatings have many limitations, particularly with regard to the regulation of contrast.

Or l'on sait maintenant que grâce à un choix judicieux des éléments T et Ln et de leurs proportions le rendement énergétique des oxysulfures mixtes (T1 xLnx)202S peut atteindre une valeur de l'ordre dé 10 à 15% notamment pour les trois couleurs fondamentales, ce qui est satisfaisant pour les applications envisagées. Now we know that thanks to a judicious choice of the elements T and Ln and their proportions the energy efficiency of mixed oxysulfides (T1 xLnx) 202S can reach a value of around 10 to 15%, especially for the three colors. fundamental, which is satisfactory for the intended applications.

On a donc pensé pouvoir remédier à l'ensemble des inconvénients exposés ci-dessus en utilisant, notamment pour la fabrication d'écrans de télévision, des phosphores constitués d'oxysulfures mixtes tels que définis cidessus, se présentant sous forme de couches déposées par pulvérisation haute fréquence ou "sputtering". Cependant, l'élaboration de telles structures est délicate et pour cette raison, cette technique ne s'est pas jusqu'à présent développée.We therefore thought we could remedy all of the drawbacks set out above by using, in particular for the manufacture of television screens, phosphors consisting of mixed oxysulfides as defined above, in the form of layers deposited by spraying. high frequency or "sputtering". However, the development of such structures is delicate and for this reason, this technique has not yet developed.

Ainsi Maple et Buchanan (J. Vac. Sci. Technol. Vol 10, n" 5, sept, oct 1973) ayant constaté que la pulvérisation haute fréquence ("sputtering"), en atmosphère d'argon commercial raréfié, d'une cible d'oxysulfure La2O2S activé à l'europium conduit à l'obtention de couches déficitaires en soufre (une partie de l'oxysulfure étant remplacée par de l'oxyde) proposent, pour'rétablir la stoechiométrie de ?l'oxysulfure, d'effectuer de telles pulvérisations au sein de mélanges argon + H2S, avec des concentrations bien précises de ces deux gaz, puis de soumettre les couches d'oxysulfure obtenues à un traitement thermique à température élevée (lo000C) dans un mélange d'anhydride sulfureux et d'hydrogène pour redonner aux phosphores une intensité de luminescence suffisante. Thus Maple and Buchanan (J. Vac. Sci. Technol. Vol 10, no. 5, Sept, Oct 1973) having found that a high frequency sputtering, in a rarefied commercial argon atmosphere, of a target of oxysulfide La2O2S activated with europium leads to the production of sulfur-deficient layers (part of the oxysulfide being replaced by oxide) propose, to restore the stoichiometry of the oxysulfide, to perform such sprays within argon + H2S mixtures, with very precise concentrations of these two gases, then subject the layers of oxysulfide obtained to a heat treatment at high temperature (lo000C) in a mixture of sulfur dioxide and hydrogen to restore sufficient luminescence to the phosphors.

En raison de la nécessité de respecter des concentrations critiques en argon et en hydrogène sulfuré, de la difficulté de contrôler la structure des dépôts obtenus et de la faible reproductibilité des résultats, un tel procédé est difficile à mettre en oeuvre industriellement. Because of the need to respect critical concentrations of argon and hydrogen sulfide, the difficulty of controlling the structure of the deposits obtained and the low reproducibility of the results, such a process is difficult to implement industrially.

De plus, l'utilisation de l'hydrogène sulfuré présente des dangers et des désagréments pour le personnel, tandis qu'il est corrosif vis-à-vis de l'installation de pulvérisation. In addition, the use of hydrogen sulfide presents hazards and inconvenience to personnel, while it is corrosive to the spraying installation.

On a maintenant trouvé que de façon surprenante et inattendue il est possible de préparer des couches luminescentes d'oxysulfures par pulvérisation cathodique haute fréquence, d'unocysulfure activé en présence d'un sulfure,. It has now been found that, surprisingly and unexpectedly, it is possible to prepare luminescent layers of oxysulfides by high frequency sputtering, of unocysulfide activated in the presence of a sulfide.

ce grâce à quoi il n'est plus nécessaire de disposer d'une atmosphère strictement déterminée et ce qui permet de bien contrôler la structure des couches luminescentes obtenues, avec une bonne reproductibilité des résultats, tout en évitant les inconvénients inhérents à l'utilisation de l'hy- drogène sulfuré.whereby it is no longer necessary to have a strictly determined atmosphere and which makes it possible to properly control the structure of the luminescent layers obtained, with good reproducibility of the results, while avoiding the drawbacks inherent in the use of hydrogen sulfide.

L'invention a par conséquent pour objet un procédé pour réaliser une couche base d'un phosphore répondant à la formule (T1 xLnx)2 2S (I) dans laquelle - T représente un ou plusieurs métaux trivalents choisis
dans le groupe constitué par le lanthane, le gadolinium,
l'yttrium et le lutétium, - Ln représente un ou plusieurs métaux trivalents activa
teurs choisis dans le groupe constitué par le praséo
dyme, le néodyme, le samarium, l'europium, le terbium,
le dysprosium, l'holmium, l'erbium, le thulium et l'yt
terbium (et éventuellement aussi le prométhium) et - x a une valeur de tordre de 1t 3 à
par pulvérisation cathodique haute fréquence dudit phos
phore sur un support, selon la technique dite de "sput
tering", dans une atmosphère raréfiée comprenant un gaz
inerte, caractérisé - a) en ce que l'on a recours à une cible constituée d'un
mélange de l'oxysulfure (T1 xLnx)202S et d'un sulfure
choisi dans le grouyeconstitué par le lanthane, le
gadolinium, l'yttrium et le lutétium,présent en une
quantité telle que la couche d'oxysulfure obtenue ait
une concentration en soufre correspondant à la stoe
chiométrie (T4xLnx)2O2S, cette pulvérisation étant
mise en oeuvre dans une atmosphère constituée d'un
gaz inerte additionné d'hydrogène, sous une pression
partielle de 0,1 à 200 microns de mercure et - b) en ce que le dépôt ainsi obtenu est soumis à un re
cuit, soit simultanément à la pulvérisation, par
chauffage du substrat à une température de 4CO à 5000C,
soit subséquemment, en atmosphère inerte ou dans un
milieu constitué par un gaz inerte et de l'hydrogène,
à une température de 500 à 6000C.
The subject of the invention is therefore a process for producing a base layer of a phosphorus corresponding to the formula (T1 xLnx) 2 2S (I) in which - T represents one or more selected trivalent metals
in the group consisting of lanthanum, gadolinium,
yttrium and lutetium, - Ln represents one or more activating trivalent metals
teurs chosen from the group made up of praseo
dyme, neodymium, samarium, europium, terbium,
dysprosium, holmium, erbium, thulium and yt
terbium (and possibly also promethium) and - x has a twist value of 1t 3 to
by high frequency sputtering of said phos
phore on a support, according to the technique called "sput
tering ", in a rarefied atmosphere including a gas
inert, characterized - a) in that a target consisting of a
mixture of oxysulfide (T1 xLnx) 202S and a sulfide
chosen in the grouy constituted by lanthanum, the
gadolinium, yttrium and lutetium, present in one
amount such that the layer of oxysulfide obtained has
a sulfur concentration corresponding to stoe
chiometry (T4xLnx) 2O2S, this spraying being
implementation in an atmosphere consisting of
inert gas with hydrogen added, under pressure
partial from 0.1 to 200 microns of mercury and - b) in that the deposit thus obtained is subjected to re
cooked, either simultaneously with spraying, by
heating the substrate to a temperature of 4CO to 5000C,
either subsequently, in an inert atmosphere or in a
medium consisting of an inert gas and hydrogen,
at a temperature of 500 to 6000C.

On peut utiliser pour la pulvérisation un dispositif du type de celui décrit dans l'article de Maple et
Buchanan précité. Un tel dispositif est équipé dtun système de pompage de type ultravide (par exemple pompe turbomoléculaire associée à une pompe à sublimation de titane avec piège cryogénique) permettant dobtellir un viue ré siduel initial de 10 à à 10 8 torr. Il est en effet néces- saire d'obtenir un vide initial poussé car le déficit en soufre observé lors du dépôt est associé à la présence d'oxygène dans l'enceinte; on a observé que lorsque le vide initial est moins poussé, il est nécessaire, pour que la stoechiométrie du dépôt soit respectée, d'augmenter la proportion de sulfure.
A device of the type described in the article by Maple can be used for spraying.
Buchanan supra. Such a device is equipped with a pumping system of the ultrahigh vacuum type (for example a turbomolecular pump associated with a titanium sublimation pump with cryogenic trap) making it possible to obtain an initial residual view of 10 to 10 8 torr. It is indeed necessary to obtain a high initial vacuum because the sulfur deficit observed during deposition is associated with the presence of oxygen in the enclosure; it was observed that when the initial vacuum is less high, it is necessary, so that the stoichiometry of the deposit is respected, to increase the proportion of sulfide.

L'oxysulfure activé peut être préparé selon toute méthode connue en soi de préparation de tels composés, notamment selon la méthode de préparation des oxysulfures de S. Larach et R.E. Shrader CAnalytica Chimica
Acta, 63 (1973) pages -459-463).
The activated oxysulfide can be prepared according to any method known per se for the preparation of such compounds, in particular according to the method for preparing the oxysulfides of S. Larach and RE Shrader CAnalytica Chimica
Acta, 63 (1973) pages -459-463).

I1 convient que la proportion x de l'élément acti vateur soit de l'ordre de lo 3 à 5 . 10 2 car, pour des concentrations supérieures, on observe des effets de saturation et d'extinction ("Quenching"). It is appropriate that the proportion x of the activating element is of the order of lo 3 to 5. 10 2 because, for higher concentrations, saturation and extinction effects are observed ("Quenching").

Bien que cela ne soit pas impératif, il est préférable que le sulfure mélangé à l'oxysulfure soit dérivé de l'élément T entrant dans la composition de la matrice de l'oxysulfure utilisé. Although it is not imperative, it is preferable that the sulfide mixed with the oxysulfide is derived from the element T entering into the composition of the matrix of the oxysulfide used.

La proportion de sulfure doit être telle que la couche d'oxysulfure obtenue ait une concentration en soufre correspondant à la stoechiométrie de l'oxysul fure (Ti,x x Lynx) 2025 Cette concentration dépend de l'ac- tivateur utilisé et des conditions expérimentales. The proportion of sulphide must be such that the layer of oxysulphide obtained has a sulfur concentration corresponding to the stoichiometry of the oxysulphide (Ti, x x Lynx) 2025 This concentration depends on the activator used and on the experimental conditions.

En pratique, on détermine la proportion idéale de sulfure, pour des conditions de travail données, grâce aux spectres de fluorescence obtenus par excitation cathodique des phosphores déposés. Pour ce faire on augmente progressivement la proportion de sulfure jusqu'à disparition, sur le spectre de fluorescence, de la raie due à l'oxyde. L'intensité de la fluorescence due à l'oxyde décroît de façon sensiblement linéaire en fonction de la concentration en sulfure. In practice, the ideal proportion of sulphide is determined, for given working conditions, by means of the fluorescence spectra obtained by cathodic excitation of the deposited phosphors. To do this, the proportion of sulphide is gradually increased until the line due to the oxide disappears from the fluorescence spectrum. The intensity of the fluorescence due to the oxide decreases in a substantially linear manner as a function of the sulphide concentration.

En règle générale, dans les conditions de travail définies précédemment, il convient d'utiliser de 5 à 8% de sulfure, calcules sur la base du poids de ltoxysul- fure. As a general rule, under the working conditions defined above, 5 to 8% of sulphide should be used, calculated on the basis of the weight of the oxy-sulphide.

Le gaz inerte utilisé, tant dans l'enceinte de pulvérisation que pour effectuer le recuit, est de préférence de l'argon. The inert gas used, both in the spray enclosure and for annealing, is preferably argon.

Le mélange gazeux utilisé, notamment argon + hydrogène doit de préférence présenter une haute pureté (N50). The gas mixture used, in particular argon + hydrogen, should preferably have a high purity (N50).

Dans un tel mélange, l'hydrogène est de préférence présent en une proportion de 5 à 10 % en volume. In such a mixture, the hydrogen is preferably present in a proportion of 5 to 10% by volume.

Le dépôt peut être effectué sur les différents substrats habituels tels que le quartz. En outre, compte-tenu du fait que le recuit est effectué à des températures au maximum de l'ordre de 600 C, il est possible d'utiliser comme substrat des verres du type de ceux commercialisés sous les marques déposées Pyrex ou VycorX alors que selon la méthode antérieure de Maple et Buchanan de tels verres ne peuvent être utilisés en raison de la température de recuit de l'ordre de 10000C appliquée. The deposition can be carried out on the various usual substrates such as quartz. In addition, given the fact that the annealing is carried out at temperatures at most of the order of 600 ° C., it is possible to use as substrate glasses of the type of those marketed under the registered trademarks Pyrex or VycorX while according to the previous Maple and Buchanan method, such glasses cannot be used due to the annealing temperature of the order of 10000C applied.

Il est possible,selon l'invention, de faire des dépôts "multicouches" afin d'obtenir une polychromie. It is possible, according to the invention, to make "multilayer" deposits in order to obtain a polychromy.

Pour ce faire, on dépose successivement sur un support dans les conditions définies ci-dessus, une couche de chacun des phosphores émettant respectivement l'une des couleurs fondamentales désirées. To do this, a layer of each of the phosphors emitting one of the fundamental colors desired is successively deposited on a support under the conditions defined above.

En particulier, en vue de réaliser des écrans de télévision couleur, on dépose successivement trois couches d'-oxysulfures activés respectivement par le thulium, le terbium et l'europium qui fourniront les trois couleurs fondamentales à savoir respectivement le bleu, le vert et le rouge. L'ordre de dépôt de ces couches est indifférent. In particular, with a view to producing color television screens, three layers of oxysulfides activated respectively by thulium, terbium and europium are deposited successively, which will provide the three basic colors, namely blue, green and red. The order in which these layers are deposited is indifferent.

Pour réaliser de tels dépôts "multicouches" il est préférable d'utiliser une même matrice, c'est-à-dire que toutes les matrices d'oxysulfure soient constituées à partir du même élément T. Le fait d'utiliser une même matrice permet d'éviter les inconvénients des couches multiples de composés chimiques différents qui "s'empoisonnent" souvent par interaction. To carry out such "multilayer" deposits, it is preferable to use the same matrix, that is to say that all the oxysulfide matrices are formed from the same element T. The fact of using the same matrix allows to avoid the disadvantages of multiple layers of different chemical compounds which are often "poisoned" by interaction.

Pour la réalisation d'écrans de télévision en couleur, il sera souvent avantageux d'utiliser une matrice commune constituée par de l'oxysulfure de lanthane car, tandis que pour la préparation des phosphores rouges toutes les matrices prévues selon l'invention conviennent parfaitement, dans le cas de la préparation des phosphores bleus les résultats sont nettement meilleurs lorsqu'on utilise une matrice d'oxysulfure de lanthane.  For the production of color television screens, it will often be advantageous to use a common matrix consisting of lanthanum oxysulfide because, while for the preparation of the red phosphors all the matrices provided according to the invention are perfectly suitable, in the case of the preparation of blue phosphorus the results are clearly better when using a lanthanum oxysulfide matrix.

Le recuit peut être effectué dans les différentes conditions indiquées précédemment. Annealing can be carried out under the various conditions indicated above.

En pratique il est avantageux de déposer successivement les différentes couches sur un même support et de procéder ensuite seulement à un recuit dans les conditions indiquées plus haut. In practice, it is advantageous to successively deposit the different layers on the same support and then only to anneal under the conditions indicated above.

L'invention a en outre pour objet un moyen pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, lequel moyen est constitué à partir-du mélange o'un oxysulfure de formule
(T ixLnx) 2025 (I) dans laquelle - T représente un ou plusieurs métaux trivalents choisis
dans le groupe constitué par le lanthane, le gadolinium,
l'yttrium et le lutétium, - Ln représente un ou plusieurs métaux trivalents activa
teurs choisis dans le groupe constitué par le praséodyme,
le néodyme, le samarium, l'europium, le terbium, le dys
prosium, l'holmium, l'erbium, le thulium et l'ytterbium
( et éventuellement aussi le prométhium) et - x a une valeur de l'ordre de 10 3 à 5.10 2, et un sulfure choisi dans le groupe coinstitué par le lanthane, le gadolinium, l'yttrium et le lutétium, présent en une proportion de 5 à 8 % par rapport au poids de l'oxysulfure.
A further subject of the invention is a means for carrying out the process described above, which means consists of the mixture of an oxysulfide of formula
(T ixLnx) 2025 (I) in which - T represents one or more selected trivalent metals
in the group consisting of lanthanum, gadolinium,
yttrium and lutetium, - Ln represents one or more activating trivalent metals
teurs chosen from the group consisting of praseodymium,
neodymium, samarium, europium, terbium, dys
prosium, holmium, erbium, thulium and ytterbium
(and possibly also promethium) and - x has a value of the order of 10 3 to 5.10 2, and a sulphide chosen from the group consisting of lanthanum, gadolinium, yttrium and lutetium, present in a proportion of 5 to 8% relative to the weight of the oxysulfide.

La figure unique annexée représente les spectres de fluorescence des phosphores rouges Y202S : Eu obtenus pour différentes concentrations c en Y2S3 dans le mélange pulvérisé. The single appended figure represents the fluorescence spectra of the red phosphors Y202S: Eu obtained for different concentrations c of Y2S3 in the sprayed mixture.

Cette figure montre l'élimination progressive de i'oxyde formé à mesure que c augmente. This figure shows the progressive elimination of the oxide formed as c increases.

L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples non limitatifs qui suivent. The invention will be better understood using the nonlimiting examples which follow.

Exemple 1
Préparation d'une couche mince de Y2O2S activé par 3,6% (en moles) d'europium (phosphore rouge).
Example 1
Preparation of a thin layer of Y2O2S activated by 3.6% (in moles) of europium (red phosphorus).

L'oxysulfure activé est préparé selon la méthode de
S. LARACH et R.E. SHRADER tAnalytica Chimica Acta, 63 (1973) p 459-463 j.
The activated oxysulfide is prepared according to the method of
S. LARACH and RE SHRADER tAnalytica Chimica Acta, 63 (1973) p 459-463 j.

On aissout 10 g de Y203 et 0,595 g de Eu203 dans 11cm de HNO3 pur. On fait précipiter par de l'oxalate d'ammonium, on sèche et on calcine à l'air à 900 C, pendant 4 heures. On ajoute ensuite 5 g de soufre, 3,5g de carbonate de sodium et 1,75 g de phosphate de potassium; on mélange au mortier et on calcine pendant deux heures à llOOOC sous argon. On lave ensuite abondamment et on sèche. 10 g of Y203 and 0.595 g of Eu203 are dissolved in 11 cm of pure HNO3. It is precipitated with ammonium oxalate, dried and calcined in air at 900 ° C. for 4 hours. 5 g of sulfur, 3.5 g of sodium carbonate and 1.75 g of potassium phosphate are then added; mixed with mortar and calcined for two hours at 1100OC under argon. It is then washed thoroughly and dried.

On mélange alors avec 0,728 g de Y2S3 pour constituer la cible.Then mixed with 0.728 g of Y2S3 to constitute the target.

Le dépôt est effectué sur un substrat en quartz ou saphir ayant une surface de 5/5 cm par pulvérisation cathodique haute fréquence, dans une enceinte à vide. Dans cette enceinte, on réalise un vide initial de 10 a à 10 8 torr, puis on y introduit le mélange A + H2 (5 à 20 de H2) sous une pression partielle de l'ordre de 6 microns de mercure. The deposition is carried out on a quartz or sapphire substrate having a surface of 5/5 cm by high frequency sputtering, in a vacuum enclosure. In this enclosure, an initial vacuum of 10 a to 10 8 torr is produced, then the mixture A + H2 (5 to 20 of H2) is introduced therein under a partial pressure of the order of 6 microns of mercury.

La puissance utilisée pour la pulvérisation est de 2 à 3 watts par cm2. On dépose ainsi une couche mince d'oxysulfure.The power used for spraying is 2 to 3 watts per cm2. A thin layer of oxysulfide is thus deposited.

Cette couche est calcinée à 500-600 C pendant 5 heures sous une atmosphère d'argon. This layer is calcined at 500-600 C for 5 hours under an argon atmosphere.

Selon une variante d'exécution, on peut également effectuer le dépôt sur un substrat (par exemple en verre commercialisé sous la marque déposée Pyrex ou en silice) maintenu à une température de 400-500"C pendant toute la pulvérisation; il est dans ce cas inutile de procéder à un recuit subséquent. According to an alternative embodiment, it is also possible to carry out the deposition on a substrate (for example glass sold under the trademark Pyrex or silica) maintained at a temperature of 400-500 "C throughout the spraying; it is in this case unnecessary to carry out a subsequent annealing.

Exemple 2
Préparation d'une couche mince de GdSOS activé nar 3 6 (en moles) d'europium (phosphore rouge).
Example 2
Preparation of a thin layer of activated GdSOS nar 3 6 (in moles) of europium (red phosphorus).

On prépare l'oxysulfure comme dans l'exemple 1 à partir de 10 g de Gd203 et de 0,370g de Eu203 puis on mélange cet oxysulfure avec 0,680 g de Gd2S3 et on pulvérise le mélange dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1.  The oxysulfide is prepared as in Example 1 from 10 g of Gd203 and 0.370g of Eu203 then this oxysulfide is mixed with 0.680 g of Gd2S3 and the mixture is sprayed under the same conditions as in Example 1 .

Exemple 3
Préparation d'une couche mince de La202 S activé par 3,6 X (en moles) d'europium (phosphore rouge).
Example 3
Preparation of a thin layer of La202 S activated by 3.6 X (in moles) of europium (red phosphorus).

On opère comme dans les exemples précédents à partir de 10 g de La203, 0,412g de Eu203 et 0,689 g de La2S3.The procedure is as in the previous examples from 10 g of La203, 0.412g of Eu203 and 0.689 g of La2S3.

Exemple 4
Préparation d'une couche mince de LaO S activé par 1 % (en moles) de thullium (phosphore bleu)
Pour les activateurs.autres que l'europium, il est possible, pour obtenir l'oxysulfure, de calciner directement les oxydes coprécipités, dans l'hydrogène sulfuré.
Example 4
Preparation of a thin layer of LaO S activated by 1% (in moles) of thullium (blue phosphorus)
For activators. Other than europium, it is possible, to obtain the oxysulfide, to directly calcine the coprecipitated oxides, in the hydrogen sulfide.

On dissout lo g de La203 et 0,125g de Tm203 dans 11 cm3 df HNO3. On fait précipiter par l'oxalate d'ammonium et on calcine le précipité à 9000C, dans l'air, pendant 4 heures. On calcine ensuite à 8500C dans H2S pendant une heure puis on ajoute 0,689 g de La2S3 et on effectue le dépôt comme décrit à l'exemple 1.Lo g of La203 and 0.125 g of Tm203 are dissolved in 11 cm3 of HNO3. It is precipitated with ammonium oxalate and the precipitate is calcined at 9000C, in air, for 4 hours. It is then calcined at 8500C in H2S for one hour, then 0.689 g of La2S3 is added and the deposition is carried out as described in Example 1.

On recuit ensuite à 500 C dans l'argon. La couche obtenue est fortement cathodoluminescente.It is then annealed at 500 ° C. in argon. The layer obtained is strongly cathodoluminescent.

Exemple 5
Préparation d'une couche mince de La2O2S activé par 1 % (en moles) de terbium (phosphore vert).
Example 5
Preparation of a thin layer of La2O2S activated by 1% (in moles) of terbium (green phosphorus).

on opère comme à l'exemple 4 à partir de 10 g de La203, 0,121 g de Tb407 et 0,689 g de La2S3.the procedure is as in Example 4 from 10 g of La203, 0.121 g of Tb407 and 0.689 g of La2S3.

Exemple 6
Préparation d'une couche mince de Gd202S activé par 1 % (en moles) de terbium (phosphore vert).
Example 6
Preparation of a thin layer of Gd202S activated by 1% (in moles) of terbium (green phosphorus).

On opère comme dans l'exemple 4 à partir de 10 g de
Gd203, 0,109 g de Tb407 et 0,670 g de Gd2S3 en effectuant la calcination des oxydes à 1100"C dans H2S et en procédant au recuit à 5500C dans le mélange argon + H2.
The procedure is as in Example 4 from 10 g of
Gd203, 0.109 g of Tb407 and 0.670 g of Gd2S3 by performing the calcination of the oxides at 1100 "C in H2S and by annealing at 5500C in the argon + H2 mixture.

Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contaire, toutes les variantes. As goes without saying and as it already follows from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its modes of application and embodiments which have been more especially envisaged; it embraces, in content, all the variants.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour realiser une couche à base d'un phosphore répondant à la formule (T1 xLnx)2 2S (I) dans laquelle - T représente un ou plusieurs métaux trivalents choisis1. Method for producing a phosphorus-based layer corresponding to the formula (T1 xLnx) 2 2S (I) in which - T represents one or more selected trivalent metals dans le groupe constitué par le lanthane, le gadolinium, in the group consisting of lanthanum, gadolinium, l'yttrium et le lutétium, - Ln représente un ou plusieurs métaux trivalents activa yttrium and lutetium, - Ln represents one or more activative trivalent metals teurs choisis dans le groupe constitué par le praséo teurs chosen from the group made up of praseo dyne, le néodyme, le samarium, l'europium, le terbium, dyne, neodymium, samarium, europium, terbium, le dysprosium, l'holmium, l'erbium, le thulium et l'yt-  dysprosium, holmium, erbium, thulium and yt- terbium (et éventuellement aussi le prométhium) et - x a une valeur de l'ordre de 10-3 à 5.10-,  terbium (and possibly also promethium) and - x has a value of the order of 10-3 to 5.10-, par pulvérisation cathodique haute fréquence dudit phos by high frequency sputtering of said phos phore sur un support, selon la technique dite de "sput- phore on a support, according to the technique called "sput- tering", dans une atmosphère raréfiée comprenant un gaz tering ", in a rarefied atmosphere including a gas inerte, caractérisé - a)en ce que l'on a recours à une cible constituée d'un mélange de l'oxysulture (Ti-x Lnx)2O2S et d'un sulfure inert, characterized - a) in that one uses a target consisting of a mixture of oxysulture (Ti-x Lnx) 2O2S and a sulfide choisi aans le groupe constitué parle lanthane, le chosen from the lanthanum group, the gadolinium, l'yttrium et le lutétium,présent en une gadolinium, yttrium and lutetium, present in one quantité telle que la couche d'oxysulfure obtenue ait amount such that the layer of oxysulfide obtained has une concentration en soufre correspondant à la stoe a sulfur concentration corresponding to stoe chiométrie (Tix Lnx > 202S, cette pulvérisation étant chiometry (Tix Lnx> 202S, this spraying being mise en oeuvre dans une atmosphère constituée d'un implementation in an atmosphere consisting of gaz inerte additionné d'hydrogène, sous une pression inert gas with hydrogen added, under pressure partielle deo,l à200 microns de mercure et - b) en ce que le dépôt ainsi obtenu est soumis à un partial deo, l to 200 microns of mercury and - b) in that the deposit thus obtained is subjected to a recuit, soit simultanément à la pulvérisation, par annealing, either simultaneously with spraying, by chauffage du substrat à une température de 400 à heating the substrate to a temperature of 400 to 500 C, soit subséquemment, en atmosphère inerte ou 500 C, either subsequently, in an inert atmosphere or dans un milieu constitué par un gaz inerte et de in an environment consisting of an inert gas and l'hydrogène, à une température de 500 à 6000C.  hydrogen, at a temperature of 500 to 6000C. 2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en2. Method according to claim I, characterized in ce quels sulfure mélangé à l'oxysulfure est dérivé de what sulfide mixed with oxysulfide is derived from l'élément T entrant dans la composition de la matrice the element T entering into the composition of the matrix de l'oxysulfure utilisé. of the oxysulfide used. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 3. Method according to claim 1 or 2, characterized en ce que le gaz inerte utilisé pour la pulvérisation in that the inert gas used for spraying et le recuit est constitué par de l'argon. and the annealing consists of argon. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications.4. Method according to any one of claims. est de 5 à 8 % par rapport au poids de l'oxysulfure. is 5 to 8% relative to the weight of the oxysulfide. 1 à 4, caractérisé en ce que la proportion du sulfure 1 to 4, characterized in that the proportion of the sulfide de la pulvérisation et éventuellement du recuit spraying and possibly annealing 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications5. Method according to any one of the claims représente 5 à Zo % du volume total du gaz utilisé lors represents 5 to Zo% of the total volume of gas used during 1 à 3, caractérisé en ce que la proportion d'hydrogène 1 to 3, characterized in that the proportion of hydrogen 6. Procédé pour la préparation d'un dépôt multicouche. 6. Process for the preparation of a multilayer deposit. indiques à la revendication 1. indicated in claim 1. rents dépôts, à un recuit dans les conditions annuities, to an annealing under the conditions ou en une seule fois, à la suite de ces diffé or all at once, following these diffe - b) à procéder, simultanément aux différents dépôts - b) to proceed simultaneously to the various deposits rées et and pectivement l'une des couleurs fondamentales dési one of the fundamental colors 5, une couche de chacun des phosphoresémetQntres-  5, a layer of each of the phosphors emits des procédés selon l'une des revendications 1 à methods according to one of claims 1 to conditions de mise en oeuvre de l'un quelconque conditions for implementing any - a) à déposer successivement sur un support, dans les - a) to be deposited successively on a support, in the polychrome caractérisé en ce qu'il consiste polychrome characterized in that it consists 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en7. Method according to claim 6, characterized in ce que les phosphores pulvérisés sont constitués à par what the pulverized phosphors are made up of by tir d'une même matrice. shot from the same matrix. 8. Matériaux luminescents, notamment pour l'éclairage, les tubes cathodiques, les écrans d'affichage, les tubes amplificateurs d'images, les écrans de radiographie X, les écrans de télévision, caractérisés en ce qu'ils sont munis de phosphores, présents à l'état de couches simples ou multiples, déposés par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.8. Luminescent materials, in particular for lighting, cathode ray tubes, display screens, image amplifier tubes, X-ray screens, television screens, characterized in that they are provided with phosphors, present in the form of single or multiple layers, deposited by implementing the method according to any one of claims 1 to 7. 9. noyen pour ia mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est constitué à partir du mélange d'un oxysulfure de formule (T1 xLnx)2 2S (i) dans laquelle - T représente un ou plusieurs métaux trivalents choisis9. kernel for ia implementation of the method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is constituted from the mixture of an oxysulfide of formula (T1 xLnx) 2 2S (i) in which - T represents one or more selected trivalent metals dans le groupe constitué par le lanthane, le gadolinium, in the group consisting of lanthanum, gadolinium, l'yttrium et le lutétium, - Ln représente un ou plusieurs métaux trivalents activa yttrium and lutetium, - Ln represents one or more activative trivalent metals teurs choisis dans le groupe constitué par le praséodyme, teurs chosen from the group consisting of praseodymium, le néodyme, le samarium, l'europium, le terbium1 le neodymium, samarium, europium, terbium1 dysprosium, l'holmium, l'erbium, le thulium et l'ytter dysprosium, holmium, erbium, thulium and ytter bium (et éventuellement aussi le prométhium) et - x a une valeur de l'ordre de 10-3 à 5.10-2, et un sulfure choisi dans le groupe constitué par le lanthane, le gadolinium, l'yttrium et le lutétium, présent en une proportion de 5 à 8 % par rapport au poids de 1'oxysulfure.  bium (and possibly also promethium) and - x has a value of the order of 10-3 to 5.10-2, and a sulphide chosen from the group consisting of lanthanum, gadolinium, yttrium and lutetium, present in a proportion of 5 to 8% relative to the weight of the oxysulfide.
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