Er~(3+)掺杂位置对Er~(3+):BaTiO_3薄膜上转换发光的影响(英文)

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制备Er3+掺杂BaTiO3薄膜。通过XRD、AFM和PL图谱分别研究薄膜的晶体结构、形貌以及上转换发光性能。结果表明,薄膜的微观结构和发光性能与Er3+掺杂晶格的位置有关。A位掺杂薄膜较B位掺杂薄膜具有较小的晶格常数和较好的结晶。PL光谱表明:A位掺杂的薄膜和B位掺杂的薄膜都于528nm和548nm处获得较强的绿色上转换发光以及在673nm处获得较弱的红光,分别对应Er3+离子的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁。相对于B位掺杂的薄膜,A位掺杂样品有较强的绿光发射积分强度以及较弱的红光发射相对强度。这种差异可以通过薄膜的结晶状况和交叉弛豫机制来进行解释。     

退火温度和匀胶速率对SrBi_(3.88)Nd_(0.12)Ti_4O_(15)薄膜铁电性能的影响

用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/ SiO_2/ Si基片上制备了SrBi_3.88 Nd_0.12 Ti_4O_(15)铁电薄膜材料,研究了退火温度和匀胶速率对铁电薄膜材料结构、铁电性能的影响.退火温度为750 ℃、匀胶速率为3000 r/min薄膜样品为纯的铋层状钙钛矿结构且没有其它杂相出现,a轴取向的晶粒较多,铁电性能较好,剩余极化强度和矫顽场分别为2P_r=26.7 μC/cm~2、2E_c=80 kV/cm.     

Sm掺杂对Ca_(0.4)Sr_(0.6)Bi_4Ti_4O_(15)铁电薄膜性能的影响

利用溶胶凝胶工艺在Pt/TiO_2 /SiO_2 /Si衬底上制备了Ca_0.4Sr_0.6Sm_xBi_4-xTi_4O_(15)铁电薄膜.研究了不同钐掺量对薄膜的显微结构、晶粒取向及铁电性能的影响.结果表明:钐掺杂对钙锶铋钛铁电薄膜既有抑制氧空位所导致的畴钉扎作用,也有抑制晶粒生长发育的作用.当钐掺量x=0.05时薄膜样品晶粒发育较良好,沿a轴择优取向,I_((200))/I_((119))=0.869;样品铁电性能优良,剩余极化强度P_r=10.2 μC/cm~2,矫顽场强度E_c=120 kV/cm.     

低温烧结Bi_6Ti_5TeO_(22)和Bi_2Ti_3TeO_(12)陶瓷及其微波介电性能

采用固相烧结法,研究了不同温度和配方Bi_2O_3-TiO_2-TeO_2体系陶瓷的低温烧结情况,研究了产物物相、微观结构和微波介电性能.研究表明,配方A(Bi_2O_3:TiO_2:TeO_2=1:3:1)在800 ℃以上煅烧可制备出较纯净的Bi_6Ti_5TeO_(22),配方B (Bi_2O_3:TiO_2:TeO_2=1.025:3:1)在700℃以上煅烧可制备纯净的Bi_2Ti_3TeO_(12)粉末.所得Bi_6Ti_5TeO_(22)和Bi_2Ti_3TeO_(12)粉末都能在750～900 ℃度实现低温烧结.配方B在750℃烧结的介电性能较好,ε_r=32.5,介电损失为0.20%(100 MHz).     

烧成气氛对Bi_(2.9)Pr_(0.9)Ti_3O_(12)陶瓷微观结构及电性能的影响

采用高温固相法,分别在空气、氧气和碳还原气氛中制备了Bi_2.9Pr_0.9Ti_3O_(12)材料.用X射线衍射仪、拉曼光谱仪分析样品物相结构,扫描电子显微镜表征微观形貌,阻抗分析仪和铁电性能测量仪测试电性能.结果表明:氧气气氛中样品晶粒尺寸相对较大,介电常数和剩余极化值较高;还原气氛中样品晶粒呈柱状,电性能差.氧气氛围可以促进晶粒生长,有助于改善Bi_2.9Pr_0.9Ti_3O_(12)材料的电性能.     

V掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)层状结构铁电陶瓷电性能的影响

用高温固相烧结法制备了V~(5+)掺杂的Bi_3.25La_0.75Ti_3O_(12)(BLT)层状结构铁电陶瓷.利用XRD对Bi_3.25La_0.75Ti_(3-x)VxO_(12+x/2)(BLTV-x)材料结构进行了晶相分析,结果表明所制备的陶瓷均具有单一的正交相结构.样品的介电常数温度谱显示:V~(5+)掺杂提高了材料的介电常数,x=0.03时介电常数最大,但样品的居里温度并没有发生大的变化.样品的介电损耗谱表明:由于V~(5+)掺入,由氧空位引起的样品介电损耗被极大的压制,在x=0.06时损耗最小.通过对材料的直流电导与温度关系的Arrhenius拟合,分析了样品的导电机理,结果显示V~(5+)的掺杂大大降低了材料中氧空位的浓度,使得陶瓷样品的电性能得到了很好的改善.     

紫外光辐照Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12)薄膜制备工艺

以Pt(111)/Ti/SiO_2/Si为基片,采用溶胶凝胶法,通过紫外光辐照钕掺杂钛酸铋(Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12), x=0.25, 0.75)胶体,分别采用电泳沉积和甩胶沉积制备薄膜,并对比了制备的薄膜质量.通过差热-热重分析(DSC-TG)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等技术手段对Sol-Gel法制备的BNT薄膜进行了表征.研究结果表明,经紫外光辐照和电泳沉积制备的Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12) (x=0.25, 0.75) 薄膜于300 ℃煅烧有机物,500 ℃随炉热处理,可得到均匀致密且(117)择优取向的钙钛矿相BNT薄膜.     

烧结工艺对Sr_(0.3)Ba_(0.7)Bi_(3.7)La_(0.3)Ti_4O_(15)陶瓷显微结构及介电性能的影响

采用传统高温直接烧结和低温保温的两步烧结工艺制备铋层结构铁电陶瓷Sr0.3Ba0.7Bi3.7La0.3Ti4O15,获得结构致密、均匀、粒径介于1～3μm的陶瓷材料.结合XRD和SEM分析研究烧结工艺对陶瓷的晶相、显微结构和介电性能的影响.研究表明:采用两步烧结法使铋挥发和氧空位浓度降低,从而显著减弱了陶瓷的高温低频耗散.随着保温时间的增加,晶格畸变减少,居里温度降低了60℃左右.高温绝缘性也得到明显改善,高温电导率随保温时间的增加显著降低,保温15 h所得陶瓷样品的电导率降低了一个数量级,在280℃时为5.2×10-9S·m-1.     

基于ANSYS模拟的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜残余应力分析

用ANSYS软件对Bi4Ti3O12(BTO)薄膜退火过程中形成的热应力进行了模拟,并研究了BTO薄膜的厚度对热应力的影响。结果表明:BTO薄膜厚度为0.3μm时,薄膜经过退火之后产生的热应力为压应力。当薄膜从0.1μm逐渐变化为1μm时,薄膜表面的热应力从最大的压应力逐渐减小,当厚度为0.8μm时转变为拉应力,且随厚度的增加继续增加。     

β-NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)上转换发光材料的可控合成及其发光性能

采用水热法合成多种形貌和尺寸的NaYF4:Yb3+,Er3+上转换发光材料,探讨螯合剂、敏化剂、激活剂、氟化铵用量及水热时间对目标产物发光性能的影响规律,并通过正交实验优化Yb3+、Er3+共掺杂NaYF4上转换发光纳米材料的合成条件。采用XRD、SEM和荧光光谱对目标产物进行对比分析。结果表明:目标产物为β-NaYF4,在980 nm红外光的激发下,发出明亮的绿光,最强发射峰在542 nm。可通过改变螯合剂的种类来控制生成不同尺寸(纳米级或微米级)和形貌(管状、球形或六棱柱形)的目标产物。所制备的NaYF4:Yb3+/Er3+上转换发光材料分散性好、荧光强度高,在生物探针及生物成像等领域具有潜在的应用价值。     

Gd掺杂PZT铁电薄膜的微观结构和铁电性研究

采用溶胶-凝胶技术制备稀土Gd掺杂的PZT(PGZT)前驱体溶胶.以(111)Pt/Ti/SiO2/Si(100)为衬底,采用旋涂法和快速热处理技术制备PGZT薄膜.X射线衍射(XRD)分析结果表明,450℃预烧,650℃快速热处理得到(100)择优取向的薄膜.用扫描电镜(SEM)对稀土Gd不同掺入量薄膜的表面形貌进行分析,薄膜的表面平整,无裂纹;用原子力显微镜(AFM)对薄膜表面的粗糙度进行分析.PGZT薄膜铁电性能测试结果表明,1%(摩尔分数,下同)Gd-PZT薄膜的剩余极化强度(2Pr)为46.373μC/cm2,经1010次极化循环后,剩余极化值减小45%;当Gd掺入量大于1%时,薄膜的剩余极化强度减小.对稀土Gd3+掺杂改性机理进行初步分析,可能是由于稀土掺入量小于1%时,稀土起施主掺杂剂作用,而施主掺杂可以明显改善PZT的疲劳特性;当稀土掺入量大于1%时,稀土起受主掺杂剂作用.     

ZnO-B_2O_3对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷结构和介电性能的影响

采用传统固相反应法,将ZnO-B2O3(ZB)与1 100℃预烧的CaCu3Ti4O12(CCTO)粉末混合烧结成陶瓷。探讨ZB对CCTO陶瓷显微结构和介电性能的影响,并进一步分析CCTO陶瓷的巨介电机理。结果表明:当添加少量ZB(w≤2%,质量分数)时,形成体心立方BCC类钙钛矿结构的CCTO单相;当w>2%时,生成Zn2TiO4杂相;当ZB的添加量为0.5%和10%时,CCTO陶瓷的介电常数明显增大,介电损耗也较高;而当ZB的添加量为1.0%~5.0%时,介电常数的变化很小,同时具有较低的损耗和良好的温度稳定性。其中,w=2%时CCTO基陶瓷具有优异的介电性能(100 kHz),即相对介电常数εr=336,介电损耗tanδ=0.018,介电常数温度系数τε=-1.5×10-5℃-1。ZB掺杂CCTO基陶瓷的阻抗谱表明:CCTO陶瓷由半导体化晶界和相对绝缘的晶粒构成,因此,其具有巨介电常数。     

Er3+掺杂位置对Er3+:BaTiO3薄膜上转换发光的影响

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制备Er3+掺杂BaTiO3薄膜.通过XRD、AFM和PL图谱分别研究薄膜的晶体结构、形貌以及上转换发光性能.结果表明,薄膜的微观结构和发光性能与Er3+掺杂晶格的位置有关.A位掺杂薄膜较B位掺杂薄膜具有较小的晶格常数和较好的结晶.PL光谱表明:A位掺杂的薄膜和B位掺杂的薄膜都于528 nm和548nm处获得较强的绿色上转换发光以及在673 nm处获得较弱的红光,分别对应Er3+离子的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁.相对于B位掺杂的薄膜,A位掺杂样品有较强的绿光发射积分强度以及较弱的红光发射相对强度.这种差异可以通过薄膜的结晶状况和交叉弛豫机制来进行解释.     

Lu_2O_3:Yb~(3+),Tm~(3+)纳米晶的制备和上转换发光性能(英文)

采用碳酸氢铵(NH4HCO3)为沉淀剂,用共沉淀法制备Yb3+和Tm3+共掺杂的Lu2O3:Yb3+,Tm3+纳米晶。研究Tm3+摩尔分数、Yb3+摩尔分数和煅烧温度对Lu2O3:Yb3+,Tm3+纳米晶的结构和上转换发光性能的影响。结果表明:所制备的纳米晶具有纯的Lu2O3相,结晶性较好。当掺杂的Tm3+浓度超过0.2%(摩尔分数)时,出现浓度淬灭效应。Tm3+和Yb3+的最佳掺杂比分别为0.2%和2%(摩尔分数)。在980nm半导体激光器的激发下,样品发射出蓝光(490nm)和红光(653nm),分别对应Tm3+的1G4→3H6和1G4→3F4跃迁。发射强度与激发功率的关系表明,Tm3+的1G4能级布居是三光子能量传递过程。随着煅烧温度的升高,上转换发光强度增强,这主要是因为随着温度的升高纳米晶表面的OH?减少和纳米晶尺寸增大。     

Mg掺杂Pb0.3Sr0.7(Ti1-xMgxO)3-x陶瓷薄膜的制备及介电性能研究

利用固相烧结法制备的Mg掺杂Pb0.3Sr0.7(Ti1-xMgx)O3-x(PST)陶瓷为靶材,采用射频磁控溅射法在ITO玻璃基板上成功制备了Mg掺杂PST薄膜.用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和阻抗分析仪分别测定PST薄膜的物相结构、表面形貌及介电性能.结果显示,薄膜具有良好的钙钛矿结构,无明显的择优取向生成,薄膜表面均匀致密.Mg的掺杂改善了PST薄膜电容值的频率特性,使其更加稳定.薄膜电容值随着掺杂含量的增加而降低,在Mg掺杂量x=0.05左右时达到相对最低值,随后略有升高,介电损耗也有类似现象.薄膜可调性受Mg掺杂量的增加而不断下降,总体下降约3倍,但介电损耗总体下降约达5倍.材料的优值在Mg掺杂量x=0.05时反而有所升高.     

球形活性炭负载和Er~(3+):YAlO_3掺杂TiO_2的制备及其在可见光下降解甲基橙(英文)

为使TiO2能够在可见光下发挥其于紫外激发下的高光催化活性,且易于从处理废水中分离,采用溶胶-凝胶法将TiO2与掺杂稀土离子Er3+的上转换发光剂Er3+:YAlO3结合,再将其负载到球形活性炭(SAC)表面,制备出可见光响应的负载型Er3+:YAlO3/TiO2-SAC光催化剂。通过XRD、EDS、SEM与FSA等手段对制备的光催化剂进行晶相、表面结构与元素分布、发光光谱等表征。以甲基橙为目标污染物,研究制备的光催化剂在可见光下的催化活性。结果表明,Er3+:YAlO3可以作为上转换发光材料,它吸收可见光并发射紫外光进而激发TiO2。700°C煅烧制备的催化剂具有最佳的光催化活性,可见光下表观反应速率常数可达0.0197min-1。     

烧结温度对片状Bi_4Ti_3O_(12)晶体光催化性能的影响

采用熔盐法在不同温度下合成了片状Bi4Ti3O12,利用XRD、SEM等表征了产物的晶体结构和微观形貌,采用亚甲基蓝模拟污染物测定了产物的光催化性能。结果表明,680℃温度处理条件下,Bi4Ti3O12的主晶相开始形成,700~1100℃温度区间内,Bi4Ti3O12晶体结晶完全,为单一的正交相晶体。低温下制备的晶粒小、比表面积大的粉体具有较强的吸附作用,但光催化作用弱。1000℃烧结条件下的Bi4Ti3O12晶体,晶粒发育完整,形貌规则,有利于光催化性能的提高,对于60 mg/L的亚甲蓝溶液,3 h内在500 W氙灯模拟可见光下对亚甲基蓝降解率达到90%。     

添加玻璃料对BaSm_2Ti_4O_(12)微波介质陶瓷烧结行为和介电性能的影响

利用固相法制备BaSm_2Ti_4O_(12)(BST)微波介质陶瓷.研究了复合添加Li_2CO_3-B_2O_3-SiO_2-CaO-Al_2O_3(LBSCA)和BaO-B_2O_3-SiO_2(BBS) 玻璃料对BaSm_2Ti_4O_(12)微波介质陶瓷的烧结性能、介电性能、相组成和微观结构的影响.研究表明:复合掺杂10% LBSCA和2%～5% BBS可使烧结温度降至900 ℃.XRD分析表明复合掺杂两种玻璃料的BST陶瓷主晶相为BaSm_2Ti_4O_(12)相,玻璃料以玻璃相的形式存在陶瓷晶粒间.复合掺杂10% LBSCA+3%BBS玻璃料的BST陶瓷可在900 ℃、保温2 h条件下烧结致密,微波介电性能为:ε_r =55.63,Q_f = 4266 GHz,τ_f= -13.5×10~(-6)℃~(-1),这种陶瓷材料有望与纯Ag电极共烧,制作各种多层微波频率元器件.     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂YPO_4上转换发光材料的制备与性能

利用共沉淀法制备了Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂YPO_4上转换发光材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)和上转换发射光谱(UPL)对合成样品的物相结构、形貌、化学成分和光学性能进行研究,并对Er~(3+)和Yb~(3+)的掺杂量(摩尔分数,%)对合成样品的物相结构及上转换发光性能的影响进行分析。结果表明:制备样品为纯相四方晶系的Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂YPO_4晶体,Yb~(3+)的掺杂量对产物的物相结构无显著影响。所制备产物在980nm的近红外光激发下,发射出Er~(3+)特征的上转换绿色光,其绿色光色纯度达到96%以上,色温接近日光。YPO_4:1%Er~(3+)/20%Yb~(3+)样品具有相对更优的上转换发光性能;过高浓度Yb~(3+)和Er~(3+)共掺杂导致样品出现浓度猝灭现象。此外,对制备样品的上转换发光材料发光机制及能量跃迁机理进行了讨论。     

微波辐射辅助柠檬酸络合法制备的Ho~(3+)/Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺杂CaWO_4的白光性能(英文)

采用微波辐射辅助柠檬酸络合法制备Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺杂CaWO4纳米晶升频转换荧光粉。将柠檬酸络合物前驱体在300~700°C热处理3 h。Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺杂CaWO4C在400°C时开始结晶,在600°C时结晶完成。经600°C热处理的Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺杂CaWO4主要呈球形,且形态均匀。在980 nm的激光激发下,Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺杂CaWO4纳米晶出现肉眼可见的明亮的白色升频转换发射,这种现象来自Tm3+的475 nm蓝光发射以及Ho3+的543 nm绿光和651 nm红光发射。通过调整Tm3+和Ho3+的浓度可以控制Ho3+/Tm3+/Yb3+共掺杂CaWO4的CIE色度图从冷到暖白色之间变化。讨论了Tm3+和Ho3+浓度对升频转换光性能的影响以及与激光泵功率相关的影响机制。