Eu替代位置及濃度對SrTiO-,3-陶瓷發(fā)光、介電和磁學(xué)性質(zhì)的影響.pdf

1、隨著功能材料和器件的不斷發(fā)展，研究人員期待在一種材料或器件中可以實現(xiàn)越來越多的功能。一種典型的多功能材料通常是復(fù)合材料或者是一些不同物相的混合，這些不同的物相都實現(xiàn)一種獨特的但又是必須的功能。除了具有多功能特性外，多功能材料相比于傳統(tǒng)的多組分集成系統(tǒng)具有更好的質(zhì)量或體積效率，因此正在成為為一個新的跨學(xué)科研究領(lǐng)域。 最近幾年，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈦酸鋇(BaTiO3)，鈦酸鍶(SrTiO3，STO)和鈦酸鈣(CaTiO3)以及它們的固溶體

2、因具有良好的介電及鐵電性質(zhì)而被引起研究人員的廣泛關(guān)注。研究表明通過合適的摻雜尤其是稀土離子摻雜，可以使這些材料中的鐵電和介電性質(zhì)發(fā)生改變。例如D.Duran等人在Pr摻雜的STO中發(fā)現(xiàn)了室溫鐵電性[JAP97(2005)104109]，而不像純STO顯示的順電性。最近，M.Bassoli等人[JAP103(2008)014104]報道了Yb3+：CaTiO3陶瓷的介電增強，他們發(fā)現(xiàn)讓Yb3+同時替代Ca2+和Ti4+位時，其介電常數(shù)相對

3、于未摻雜CaTiO3可以增加達一個數(shù)量級，同時介電損耗保持很小。另一方面，自從1996年起，研究人員在一些具有發(fā)光性質(zhì)的稀土摻雜STO(BaTiO3，CaTiO3)中，發(fā)現(xiàn)了非常好的發(fā)光性能，使得這類材料成為了非常具有應(yīng)用前景的熒光劑或磷光劑。因此在稀土摻雜的STO中是有可能實現(xiàn)材料的多功能性。 本文研究了室溫下Eu3+摻雜STO陶瓷的微結(jié)構(gòu)以及發(fā)光、介電和磁學(xué)等性質(zhì)。通過采用Eu替代Sr位、Eu替代Ti位和Eu共同替代Sr、T

4、i位，實現(xiàn)了三種不同的電荷補償機制。我們的研究表明摻雜后樣品的發(fā)光和介電性質(zhì)取決于Eu離子的替代位置以及摻雜濃度。通過對比Eu離子替代Sr或者Ti位的樣品，我們發(fā)現(xiàn)Sr和Ti位同時被Eu離子替代的樣品，其發(fā)光強度和介電常數(shù)都有明顯的增強。這主要歸因于三種不同的電荷補償機制以及Eu離子附近的局部對稱性。同時研究還發(fā)現(xiàn)Eu3+摻雜STO表現(xiàn)出線性的磁化行為，說明摻雜樣品具有順磁特性，并且這種順磁特性只和Eu摻雜濃度存在著依賴關(guān)系，而與Eu離