稀土改性铌酸钾钠材料的光色效应及荧光反转特性

• 作 者: 刘健
• 出 处: 内蒙古科技大学
• 发表日期: 2020年03期
• 关键词: 上转换发光 光致变色 荧光调控

随着科技的不断发展,各种电子器件在不断趋于功能化,小型化和智能化。近年来,人们不仅通过在材料中集成和改善原有的性能,还可以开发,设计所需的新颖性能,多功能材料得到了科学界的极大关注。目前,已经研发出各种各样的多功能材料体系。在这些材料体系中,发光多功能材料是通过稀土掺杂采用传统的高温固相烧结法使铁电体具备发光性能,由于具有光电子器件应用的前景,发光多功能材料受到了广泛的关注。制备了钙钛矿结构的（1-x）K_0.5Na_0.5NbO₃-xNa_0.5Er_0.5TiO₃陶瓷,以波长为980 nm的激光作为激发源,出现了两种颜色的上转换发光（在530和551 nm处绿色,在660 nm处红光）,在太阳光或者可见光（λ=407 nm）的辐照下,陶瓷样品具有明显的光致变色现象,K_0.5Na_0.5NbO₃:xEr陶瓷片的颜色由浅黄色变为黑灰色,在230℃加热激发处理后变色的陶瓷样品恢复到它原来的颜色。光致变色现象可以通过检测荧光激发谱的强度的改变来有效地读取出。这种荧光调控的对比度高达?R_t=74.21%。经过多次可见光（407 nm）激发和热气流刺激处理后,陶瓷的发光强度并没有明显的衰减。这些性质使得KNN:xEr成为一种潜在的光存储材料。制备不同浓度Er/Yb共掺杂的K_0.5Na_0.5NbO₃陶瓷,以波长为980 nm的激光作为泵浦源,出现了两种颜色的上转换发光（557 nm绿色和648 nm红光）,在可见光（λ=407 nm）的辐照下,陶瓷样品具有明显的光致变色现象,光致变色现象可以通过检测荧光激发谱的强度的改变来有效地读取出,这种荧光调控的对比度高达?R_t=90.46%。而且能做到在信息的“写入”和“读取”间无破坏性,可以作为无损的高密度信息存储器件;为了进一步探索烧结温度、致密度与荧光可调控对比度?R_t之间的关系。在上一组实验的基础上,选取了一个组分的Er/Yb共掺杂K_0.5Na_0.5NbO₃样品进行不同温度的烧结。结果表明发光强度、荧光调控对比度与样品结晶程度有关,提高烧结温度可以获得较强的发光性能和荧光调控能力。制备了(K_xNa_1-x)_0.997 Pr_0.003:NbO₃陶瓷,在保持Pr的掺杂量不变的前提下,通过改变Na、K的比例来确定K、Na的挥发产生的氧空位对KNN荧光调控造成的影响。结果表明随着Na含量的降低K元素的增加,烧结温度也随之降低。荧光调控对比度?R_t也从7.3%上升到最高值59.31%,说明铌酸钾钠的光致变色现象是K与Na元素挥发共同造成的,K的挥发对铌酸钾钠的光致变色影响高于Na的挥发对铌酸钾钠的光致变色影响,K与Na比例值为7/3时有最佳的荧光调控效果。