论文部分内容阅读
发光材料由于在人们的生活、生产中的广泛应用,目前成为材料科学领域研究的热点之一。本文采用溶胶一凝胶(Sol-gel)法制备了Cr3+掺杂的BST薄膜材料,和丝网印刷工艺制备了Ho3+掺杂及Yb3+、Ho3+共掺的BST厚膜,对薄膜及厚膜的微结构特性进行了表征,并对以上材料的发光性质以及发光机理进行了深入的研究。
采用改进的溶胶-凝胶法制备了不同浓度Cr3+掺杂的Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜,研究了薄膜的微观结构及在不同激发光激发下的发光性能。结果表明700℃退火100min的BST薄膜呈现良好的钙钛矿结构,且随着Cr3+的掺杂浓度从0mol％增加到3mol％,BST薄膜的平均晶粒尺寸随之增加,但是当继续增加Cr3+的掺杂浓度至5mol％,由于掺杂浓度过高时,过多的Cr3+进入晶界抑制了晶粒的生长,使得BST薄膜的平均晶粒尺寸又随之减小。在300nm激发光激发下,出现了位于大约350nm至450nm波段的发射峰和另外一个位于大约500nm至600nm之间的宽带发射,分别对应于Cr3+中电子4T1(4T2)→2A2跃迁及2E→2A2的跃迁,发光强度分别在430nm和525nm左右达到最大值;在488nm激发光激发下,所有样品中都出现了2E→4A2跃迁产生的发光中心位于750nm的R线光谱和4T2→4A2跃迁产生的发光中心位于738nm的宽带光谱;在514nm激发光激发下,出现了由于Cr3+中电子4T2→4A2跃迁产生的位于750nm至950nm波段的发射峰,发光强度在850nm左右达到最大值。分析了在各不同激发光激发下及不同浓度Cr3+掺杂下的Ba0.65Sr0.4TiO3薄膜发光机理及光谱漂移的原因。
用丝网印刷法制备了不同浓度Ho3+掺杂及Yb3+、Ho3+共掺的Ba0.8Sr0.2TiO3厚膜。研究了稀土掺杂对厚膜的微结构和发光性能的影响,分析了BST厚膜的发光机理。实验发现,稀土离子在BST厚膜中有较高的固溶度,低掺杂量时Yb3+、Ho3+离子在BST晶格中首先替代A位离子,高掺杂量时则同时占据A位和B位离子。Ho3+掺杂BST厚膜1240℃退火后有四个主要吸收谱带,相应的主吸收峰分别位于420nm、454.5nm、539nm、和644nm附近,分别对应于Ho3+中电子吸收能量后从基态5I8向5G5、(5G6,5F1)、(5S2,5F4)和5F5能级的跃迁。514nm激发光激发下,Ho3+掺杂的BST厚膜样品分别出现了介于639nm与664nm之间和介于702nm与730nm之间的多峰发射波段,并分别在650nm、714nm,及745nm、753nm达到最大发射值,分别是源于5F5→5I8及5F4→5I7、5F→5I8跃迁产生的;在800nm激发光激发下,Ho3+掺杂的BST厚膜样品分别出现了源于5F1→5I8跃迁介于450nm与500nm之间的蓝光发射和源于5F4→5I8跃迁介于525nm与550nm之间的绿光发射,并分别在467nm及537nm达到最大发射值;800nm激发光激发下,Yb3+,Ho3+共掺的BST厚膜样品分别出现了介于460nm与500nm之间的蓝光发射和介于520nm与545nm之间的绿光发射,并分别在470nm及534nm达到最大发射值,蓝光发射和绿光发射分别是源于5F1→5I8及5F4→5I8跃迁产生的。分析了各发射峰对应的稀土离子的发光机理,及发光强度随稀土离子掺杂浓度变化的原因。