铋系层状铁电氧化物Bi3-xRExTiNbO9陶瓷的制备与上转换发光性质研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanshanshan1989
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铋系层状结构铁电体(Aurivillius相),普遍具有较高的居里温度和良好的抗疲劳特性。在铁电、压电、光学和介电性能等方面均得到一定的研究,近年来研究显示稀土掺杂的铋系层状铁电体具有较强的发光特性,因此越来越受到人们的关注。Bi3TiNbO9是一种铋系层状铁电体,其结构特点是两铋氧层Bi2O3之间夹着二个(BiTiNbO7)2?层,由于其具有较高的居里温度(Tc=940℃),在用于改进压电固溶体的性质方面,已有大量的研究人员进行了深入的研究。但到目前为止,对于稀土离子Er3+-Yb3+共掺Bi3TiNbO9陶瓷系统中,极化状态与发光特性的关系的研究还未曾有人报道。本文将主要针对这一问题进行研究。  本文采用传统固相烧结法制备了Er3+-Yb3+共掺 Bi3TiNbO9陶瓷样品(Bi2.93Er0.02Yb0.05TiNbO9),研究了不同的烧结温度和不同的铋含量对上转换发光性质的影响。利用上转换发光随泵浦能量而变化拟合了陶瓷样品上转化发光的能量依赖关系,确定出其上转换发光过程为双光子过程。通过对样品电学性质的表征,发现极化后样品的剩余极化强度(2Pr)增加为极化前约1.7倍。为了研究极化效应对铁电陶瓷中Er3+-Yb3+离子的发光性质的影响,测量了不同极化状态下的Er3+-Yb3+共掺Bi3TiNbO9陶瓷样品的上转换发射光谱,来研究极化效应对铁电陶瓷中Er3+-Yb3+离子的发光性质的影响。发现与未极化的样品相比较,极化后陶瓷样品的上转换发光强度明显增强。极化对陶瓷样品上转换发光性质的影响,主要是由于极化过程中,使稀土离子周围环境发生了变化,进而在稀土离子周围产生了局部内电场,导致了稀土离子发光中心的晶体场发生了变化;晶体场混杂了属于晶体对称群的同一个不可约表示而总角动量J不同的状态,消弱了选择定则,因此跃迁概率增加,使发光增强。并且随着极化电压的增大,稀土离子周围的环境变化越大,致使进一步增强了陶瓷样品的上转换发光。  基于极化对铁电陶瓷样品的上转化发光的调制作用,期望可以利用上转化发光强度来表征样品的极化状态,作为探测样品极化状态的一种有效的探测器。
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