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近年来,稀土掺杂铁电体构成的多功能材料因同时具有良好的电学和光学特性而被广泛关注。在众多铁电体中,铋层状结构陶瓷因其高的居里温度,大的各向异性及低的损耗因子等优点而被大量研究。作为典型的四层铋层状结构材料,CaBi4Ti4O15具有居里温度(TC=790 oC)高,老化率低等优点,然而其差的压电性限制了其实际应用。稀土离子取代CaBi4Ti4O15中的A位Ca/Bi离子已成为改善陶瓷电性能的重要手段。此外,稀土离子的引入也将诱导出优良的荧光性质,从而发展出具有良好的温度稳定性兼铁/压电及荧光性能的新型铋层材料。本文创新性地将稀土离子(Eu3+)及稀土离子与锂离子组成的复合离子(Li0.5Ln0.5)2+,(Ln=Dy,Ho)引入CaBi4Ti4O15中,形成CaBi4-xEuxTi4O15及Ca1-x(Li0.5Ln0.5)x/2Bi4Ti4O15,系统研究了离子掺杂量对陶瓷的相/微结构、电学和光学性能的影响。主要研究内容和结论如下:(1)采用传统固相法成功制备了CaBi4-xEuxTi4O15多功能陶瓷,研究了组分对陶瓷的相/微结构、电学及光学性能的影响。所有陶瓷均为四层铋层结构且Eu3+离子的加入抑制了晶粒生长。随着x的增加,陶瓷的铁电压电性能下降,而发光性能则逐渐增强。在465 nm激发下,三个主要的发射带位于590 nm、595 nm及616nm处,分别对应于Eu3+离子的5D0→7F0、5D0→7F1及5D0→7F2跃迁。(2)采用传统固相法成功制备了Ca1-x(Li0.5Dy0.5)x/2Bi4Ti4O15多功能陶瓷,系统研究了组分对陶瓷的相/微结构、铁/压电、发光性能的影响及电/光学性能随温度的变化。随着x的增加,陶瓷的结构逐渐从四层转变为三层。x=0.2时,陶瓷具有高的电阻率(R=3.0×1011W·cm),增强的铁电性(Pr=9.92μC/cm2),压电性(d33=10.5p C/N)及发光性能。在451 nm激发下,于484 nm和574 nm处分别获得强的蓝光和黄光发射峰,分别对应Dy3+离子的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁。x=0.2陶瓷展现出优异的电/光学性能的温度稳定性,具有高的退极化温度(800 oC),且随着温度的升高,陶瓷的铁电性能逐渐增强而发光性能则逐渐下降。(3)采用传统固相法成功制备了Ca1-x(Li0.5Ho0.5)x/2Bi4Ti4O15多功能陶瓷,系统研究了组分对陶瓷的相/微结构、铁/压/介电、下转换/上转换发光性能以及温度/水对陶瓷的电/光性质的影响。随着(Li,Ho)的加入,陶瓷的结构逐渐从四层转变为三层。在x=0.1时,陶瓷获得了高的电阻率(R=4.51×1011W·cm),良好的铁电性(Pr=9.03μC/cm2),升高的居里温度(TC=814 oC),改善的压电性能(d33=10.2 p C/N)及发光性能。在451 nm激发下,于545 nm处获得强的绿光发射,对应于Ho3+离子的5S2→5I8跃迁。在980 nm近红外光激发下,陶瓷获得了绿光和红光发射峰,分别对应于Ho3+离子的(5S2,5F4)→5I8及5F5→5I8跃迁。此外,x=0.1陶瓷展现出优异的电/光性质的温度稳定性,随着温度的增加,陶瓷获得了增强的铁电性,高的退极化温度(800 oC)以及热猝灭温度(250 oC)。耐水实验证实,该陶瓷也拥有超强的耐水特性。