稀土Pr/Yb掺杂PMN-PT透明铁电陶瓷的制备及其光致发光性能研究

论文摘要

稀土Pr3+常被用于红光荧光粉和白光LED研发,在Yb3+敏化作用下有上转换光致发光。弛豫铁电体Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3（简称PMN-PT）有优异的电学和光学性能,PMN-PT基透明陶瓷是理想的光学基质材料。本论文介绍Pr/Yb共掺0.75PMN-0.25PT透明陶瓷的制备与铁电介电性能,重点研究透明陶瓷的光致发光性能,及其受温度影响和外电场调控的规律与机制。主要结果和结论如下:1.用铌铁矿法合成的粉体,用氧气氛和热压两步烧结法制备了纯钙钛矿相的0.75PMN-0.25PT:1.5%Pr/yYb（y=0、1%、3%、5%）透明陶瓷。随Yb3+掺杂量增加,透明陶瓷的铁电性和介电性均略有减弱,其四方度和居里点逐渐降低,表明晶格内的局域对称性有所增加。2.在透明陶瓷被450 nm激光激发时,在495、534、550、620、650 nm观察到强的下转换发光。随Yb3+掺杂浓度上升,发光强度逐渐降低。更有趣的是,当透明陶瓷受980 nm激光激发时,在可见波段491、529、539、623、649、685、710和737nm处观察到强的上转换发光。所有上转换发光是由Yb3+敏化的双光子过程。在泵浦功率高于1.65 W和Yb3+含量y≥3%时,上转换发光强度出现饱和。3.透明陶瓷的光致发光有明显的温度依赖性。其下转换发光强度随温度升高而减弱,这是由于温度上升时晶格振动加剧,发光中心的晶格弛豫增强,无辐射跃迁几率增大,发光效率降低。在140-320 K温度范围内,透明陶瓷的上转换发光随温度升高而增强,这是因为温度升高促进了Pr3+中跃迁电子对环境能量的吸收,使到达激发态的Pr3+数目增加。在340-460 K范围内,因温度猝灭,透明陶瓷的上转换发光强度随温度升高而减弱。4.原位外加电场可有效调控透明陶瓷的上、下转换发光,发光强度随外电场的上升而减弱。其中,下转换发光强度随外电场增加下降特别显著。这种调控效应源于场致晶格畸变,发生了四方相向菱形相转变。可见,Pr/Yb共掺PMN-PT透明陶瓷是有前景的多功能光学荧光材料。

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类型: 硕士论文

作者: 吕宗霖

导师: 卢朝靖

关键词: 光致发光,电场调控发光,透明陶瓷,共掺

来源: 青岛大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,无机化工

单位: 青岛大学

分类号: TQ174.1;O482.31

DOI: 10.27262/d.cnki.gqdau.2019.001181

总页数: 75

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标签：光致发光论文;  电场调控发光论文;  透明陶瓷论文;  共掺论文;