稀土摻雜YF3熒光粉體及鈣鈦礦鈦酸鹽多功能陶瓷的制備工藝、結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、無(wú)機(jī)氟化物展示出低的聲子能量、高的離子性以及小的電子云擴(kuò)展效應(yīng)等特征，因此在生物成像、防偽標(biāo)識(shí)和照明等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。在所有無(wú)機(jī)氟化物材料中，YF3∶ Eu3+是一種重要的稀土離子摻雜無(wú)機(jī)氟化物材料。但是，如何提高YF3∶Eu3+材料的發(fā)光效率仍然是一個(gè)重點(diǎn)課題。另一方面，微型電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用對(duì)相應(yīng)器件的微型化和多功能化的需求越來(lái)越高，因此同時(shí)具有兩種及兩種以上性能共存的材料受到了高度的關(guān)注。在多功能材料中，具有良好鐵電、壓電及熒

2、光性能的稀土摻雜鈣鈦礦鈦酸鹽被廣泛地研究。本論文包括兩部分研究?jī)?nèi)容:(1)稀土摻雜YF3熒光粉體的微觀形貌調(diào)制及其熒光性能研究;(2)稀土摻雜BaTiO3及Bi0.5Na0.5TiO3基多功能陶瓷的制備工藝、鐵電、壓電及熒光性能的研究。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)采用優(yōu)化的水熱方法成功地合成了YF3∶ xEu3+，y％Bi3+(x=0-0.2，y=0-1.5)材料，系統(tǒng)地討論了Eu3+，Bi3+離子濃度、HNO3、反應(yīng)時(shí)間

3、、反應(yīng)溫度以及不同氟源對(duì)材料的物相結(jié)構(gòu)、微觀晶粒形貌和熒光性能的影響。Eu3+和Bi3+離子濃度的結(jié)果證明摻雜離子濃度對(duì)材料的物相結(jié)構(gòu)、微觀晶粒形貌以及熒光性能都有很明顯的影響。特別是Bi3+離子的摻入使得材料的熒光性能得到了極大的提高，該體系的最優(yōu)組成為x=0.125，y=0.5％。在VHNO3=11 ml時(shí)得到純正交相的YF3結(jié)構(gòu)樣品而且其微觀晶粒形貌為規(guī)則的壓短八面體，材料的微觀結(jié)構(gòu)和晶粒形貌隨著反應(yīng)溫度的改變發(fā)生了明顯的變化。其

4、中當(dāng)反應(yīng)溫度為200℃時(shí)材料獲得較優(yōu)異的熒光性能。保溫時(shí)間對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)和晶粒形貌也有很明顯的影響而且最優(yōu)的反應(yīng)時(shí)間為18h時(shí)。分別以BaF2，CaF2，MgF2，LiF, NaF, KF, NH4F和NH4HF2作為氟源，討論不同半徑和帶不同電荷的陽(yáng)離子對(duì)YF3∶0.125Eu3+，0.5％Bi3+材料結(jié)構(gòu)及其性能的影響，其中以BaF2作為氟源的材料具有最優(yōu)的熒光性能。
　　(2)采用傳統(tǒng)的固相法制備了Ba0.85Ca0.15

5、Ti0.9Zr0.1 O3-x mol％ Dy3+(x=0-4.0)陶瓷樣品。主要討論隨著x的增加，陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)/形貌及其性能的變化。結(jié)果顯示所有樣品為純的四方晶相結(jié)構(gòu)。當(dāng)x=0.5時(shí)，陶瓷樣品具有較高的壓電性能;在x=0-2.0時(shí)，陶瓷具有較強(qiáng)的鐵電性;當(dāng)x=2.0時(shí)樣品獲得了最佳熒光性能。因而得出結(jié)論在x=0.5-2.0范圍內(nèi)時(shí)，陶瓷同時(shí)具有強(qiáng)的壓電性、鐵電性及熒光性能。(3)0.94(Bi1-xErxNa)0.5TiO3-0.0

6、6BaTiO3(x=0-0.036)樣品采用傳統(tǒng)的固相法成功合成，主要討論摻雜離子濃度、燒結(jié)溫度Ts和燒結(jié)時(shí)間ts對(duì)陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)/形貌以及性能的影響。結(jié)果顯示所有樣品為三方和四方的混合相結(jié)構(gòu)，Er3+離子部分取代Bi3+離子能夠有效地提高陶瓷樣品的壓電和鐵電性能。當(dāng)x=0.012時(shí)，陶瓷展示出較強(qiáng)的鐵電性能(29.6μC/cm2)和壓電性能(181 pC/N);當(dāng)x=0.032時(shí)，陶瓷樣品獲得最優(yōu)的熒光性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示x=0.016