稀土摻雜(Ba，Sr)TiO-,3-厚膜的制備工藝與發(fā)光性能研究.pdf

1、稀土發(fā)光材料由于具有優(yōu)異的發(fā)光性能和廣泛的用途因而受到人們極大的關(guān)注，成為目前材料科學領(lǐng)域研究的熱點之一。本文分別采用溶膠-凝膠法和絲網(wǎng)印刷工藝制備了稀土離子摻雜的BST薄膜與厚膜材料，對稀土離子摻雜BST薄膜與厚膜的特性進行了表征，研究了材料的發(fā)光性質(zhì)與影響因素以及發(fā)光機理。主要研究內(nèi)容如下：
　　 ⑴采用改進的溶膠-凝膠法制備了Nd摻雜的Ba0.8Sr0.2TiO3薄膜，研究了薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、光學參數(shù)及發(fā)光性能。實驗結(jié)果表明

2、，當Nd摻雜量較低時(<3mol％)，Nd離子主要占據(jù)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)ABO3中的A位，當Nd含量繼續(xù)增加，則會同時替代A、B位。薄膜的晶粒大小和表面均方根粗糙度都隨著Nd離子濃度的增加而減小。Nd離子含量為5mol％時，薄膜具有最小的晶粒尺寸和表面粗糙度。采用包絡法計算了Nd摻雜BST薄膜的折射率，利用吸收譜確定了薄膜的光學帶隙。研究了Nd摻雜BST薄膜的近紅外發(fā)光性能，結(jié)果表明Nd摻雜BST薄膜在877nm、1060nm和1337nm處出

3、現(xiàn)了三個發(fā)光帶，分別對應Nd3+的4F3/2→4I9/2、4F3/2→4I11/2、4F3/2→4I13/2的躍遷，其中1060nm處的發(fā)光強度最大，分析了Nd3+在Ba0.65Sr0.35TiO3和Ba0.2Sr0.2TiO3兩種薄膜中不同的發(fā)光淬滅機制。
　　 ⑵研究了絲網(wǎng)印刷制備：BST厚膜的工藝。配制出流變性能良好、適宜印刷的厚膜漿料，其中BST陶瓷粉體分別采用溶膠-凝膠法和固相燒結(jié)法制備，有機載體以5wt％的乙基纖維素

4、溶入到松油醇中混合制得，BST陶瓷粉體和有機載體的混合比例為70wt％:30wt％。在氧化鋁襯底上通過絲網(wǎng)印刷厚膜，400℃預燒去除有機成分后在1230-1260℃之間燒結(jié)0.5小時，得到晶化良好、結(jié)構(gòu)致密、厚度約為10μm的BST陶瓷厚膜。
　　 ⑶利用絲網(wǎng)印刷工藝制備出Tm以及Yb、Tm共摻雜的Ba0.8Sr0.2TiO3陶瓷厚膜，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。實驗發(fā)現(xiàn)，稀土離子在BST厚膜中有較高的固溶度，

5、低摻雜量時Yb、Tm離子在BST晶格中首先替代B位離子，高摻雜量時則同時占據(jù)A位和B位離子。Tm摻雜的BST厚膜在694 nm和720 nm附近出現(xiàn)了兩個發(fā)光峰，分別對應于Tm3+的1G4→3H4躍遷和3F4→3H6躍遷。694 nm處的紅光強度在1mol％Tm摻雜時達到最大。Yb、Tm共摻雜的BST厚膜在800nm激發(fā)光下，Tm離子通過Yb離子的敏化作用在468nm附近實現(xiàn)了間接上轉(zhuǎn)換藍色熒光輸出，對應為Tm3+的1G4→3H6躍遷，