摻雜的(Ba，Sr)TiO-,3-薄膜與厚膜發(fā)光機理的研究.pdf

1、發(fā)光材料由于在人們的生活、生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用,目前成為材料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點之一。本文采用溶膠一凝膠(Sol-gel)法制備了Cr3+摻雜的BST薄膜材料,和絲網(wǎng)印刷工藝制備了Ho3+摻雜及Yb3+、Ho3+共摻的BST厚膜,對薄膜及厚膜的微結(jié)構(gòu)特性進行了表征,并對以上材料的發(fā)光性質(zhì)以及發(fā)光機理進行了深入的研究。
　　 采用改進的溶膠-凝膠法制備了不同濃度Cr3+摻雜的Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜,研究了薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及在不同

2、激發(fā)光激發(fā)下的發(fā)光性能。結(jié)果表明700℃退火100min的BST薄膜呈現(xiàn)良好的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),且隨著Cr3+的摻雜濃度從0mol％增加到3mol％,BST薄膜的平均晶粒尺寸隨之增加,但是當繼續(xù)增加Cr3+的摻雜濃度至5mol％,由于摻雜濃度過高時,過多的Cr3+進入晶界抑制了晶粒的生長,使得BST薄膜的平均晶粒尺寸又隨之減小。在300nm激發(fā)光激發(fā)下,出現(xiàn)了位于大約350nm至450nm波段的發(fā)射峰和另外一個位于大約500nm至600nm之

3、間的寬帶發(fā)射,分別對應(yīng)于Cr3+中電子4T1(4T2)→2A2躍遷及2E→2A2的躍遷,發(fā)光強度分別在430nm和525nm左右達到最大值;在488nm激發(fā)光激發(fā)下,所有樣品中都出現(xiàn)了2E→4A2躍遷產(chǎn)生的發(fā)光中心位于750nm的R線光譜和4T2→4A2躍遷產(chǎn)生的發(fā)光中心位于738nm的寬帶光譜;在514nm激發(fā)光激發(fā)下,出現(xiàn)了由于Cr3+中電子4T2→4A2躍遷產(chǎn)生的位于750nm至950nm波段的發(fā)射峰,發(fā)光強度在850nm左右達到

4、最大值。分析了在各不同激發(fā)光激發(fā)下及不同濃度Cr3+摻雜下的Ba0.65Sr0.4TiO3薄膜發(fā)光機理及光譜漂移的原因。
　　 用絲網(wǎng)印刷法制備了不同濃度Ho3+摻雜及Yb3+、Ho3+共摻的Ba0.8Sr0.2TiO3厚膜。研究了稀土摻雜對厚膜的微結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響,分析了BST厚膜的發(fā)光機理。實驗發(fā)現(xiàn),稀土離子在BST厚膜中有較高的固溶度,低摻雜量時Yb3+、Ho3+離子在BST晶格中首先替代A位離子,高摻雜量時則同時占據(jù)

5、A位和B位離子。Ho3+摻雜BST厚膜1240℃退火后有四個主要吸收譜帶,相應(yīng)的主吸收峰分別位于420nm、454.5nm、539nm、和644nm附近,分別對應(yīng)于Ho3+中電子吸收能量后從基態(tài)5I8向5G5、(5G6,5F1)、(5S2,5F4)和5F5能級的躍遷。514nm激發(fā)光激發(fā)下,Ho3+摻雜的BST厚膜樣品分別出現(xiàn)了介于639nm與664nm之間和介于702nm與730nm之間的多峰發(fā)射波段,并分別在650nm、714nm,

6、及745nm、753nm達到最大發(fā)射值,分別是源于5F5→5I8及5F4→5I7、5F→5I8躍遷產(chǎn)生的;在800nm激發(fā)光激發(fā)下,Ho3+摻雜的BST厚膜樣品分別出現(xiàn)了源于5F1→5I8躍遷介于450nm與500nm之間的藍光發(fā)射和源于5F4→5I8躍遷介于525nm與550nm之間的綠光發(fā)射,并分別在467nm及537nm達到最大發(fā)射值;800nm激發(fā)光激發(fā)下,Yb3+,Ho3+共摻的BST厚膜樣品分別出現(xiàn)了介于460nm與500n