Ho3+/Yb3+掺杂Bi3TiTaO9陶瓷的上转换发光及电学性质研究

• 作 者: 王志良
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: Ho3+/Yb3+ Bi3TiTaO9陶瓷 上转换发光 极化

Bi₃TiTaO₉陶瓷属于铋层状结构陶瓷，这类陶瓷具有介电常数低、机械品质因数高、居里温度高、化学稳定性好等特点。稀土离子Ho³⁺和Yb³⁺由于其特殊的电子层结构，可以分别作为上转换发光中的激活剂和敏化剂。本文主要研究的是稀土Ho³⁺/Yb³⁺掺杂的Bi₃TiTaO₉陶瓷的上转换发光性质，以及其铁电性和压电性。本文采用固相烧结法制备稀土Ho³⁺/Yb³⁺掺杂的Bi₃TiTaO₉陶瓷，应用XRD、SEM等表征手段，对实验条件进行改进，来制备出高质量的Bi₃TiTaO₉陶瓷。之后，研究稀土Ho³⁺/Yb³⁺掺杂的Bi₃TiTaO₉陶瓷的上转换发光性质。通过对荧光光谱的测试，以980nm激发光激发下能够观察到在可见和近红外区域内有3个发光峰，经过分析，分别对应⁵S₂→⁵I₈的跃迁、⁵F₅→⁵I₈跃迁、⁵I₄→⁵I₈或⁵S₂→⁵I₇的跃迁，能够实现上转换发光。然后，研究了稀土离子浓度对发光强度的影响，发现了浓度猝灭现象，并且绿光和红光的光强比随浓度的增大而减小。另外，对发光能级的寿命进行了测量，发现其寿命都在微秒量级。通过对激光功率与产生上转换光强关系的测量可以得出三个发光峰都是双光子过程。最后，对上转换发光机制进行了分析。接下来，研究了稀土Ho³⁺/Yb³⁺掺杂的Bi₃TiTaO₉陶瓷的铁电性和压电性。通过对机电耦合系数，压电常数，电滞回线等表征参数的测试，来分析其性质。并且研究了极化对发光性质影响。