稀土摻雜ZAO系陶瓷紅外發(fā)射率及光致發(fā)光性能.pdf

1、本文系統(tǒng)地研究了鑭系稀土摻雜ZAO系塊體陶瓷及薄膜(簡(jiǎn)稱(chēng)ZAOR陶瓷)在8～14μm波段的紅外發(fā)射率和光致發(fā)光性能.開(kāi)發(fā)了稀土摻雜CaO:ZAO塊體陶瓷(簡(jiǎn)稱(chēng)ZCAO),研究了ZCAO陶瓷的介電、紅外發(fā)射率及發(fā)光性能。采用高溫?zé)Y(jié)法制備了輕稀土(Y3+、Ce4+、Pr2+/Pr3+和Nd3+)和重稀土(Sm3+、Eu3+、Gd3+、Tb4、Tb3+、Dy3+、Ho3+和Er3+)摻雜ZAO塊體陶瓷,稀土含量≤0.92at％的ZAOR陶瓷

2、的發(fā)射率在0.927～0.958之間,Ce4+、Sm3+和Er3+降低了ZAO陶瓷的發(fā)射率,其它稀土均提高了ZAO陶瓷的發(fā)射率,輕稀土摻雜的ZAOR陶瓷的發(fā)射率比重稀土大。在紫外線激發(fā)下,所有稀土離子均能增強(qiáng)ZAO陶瓷的綠光和黃光發(fā)射,與ZnO基質(zhì)存在能量傳遞,觀察到稀土離子因交叉弛豫過(guò)程引起的熒光濃度猝滅現(xiàn)象。Ce4+和Er3+對(duì)ZAO陶瓷在可見(jiàn)光范圍的發(fā)光峰有特殊地增強(qiáng)作用,并觀察到Er3+綠光發(fā)射帶有能級(jí)劈裂現(xiàn)象。
　　

3、采用射顓磁控濺射技術(shù)分別住鋁合金(2024)和石英玻璃表面制備稀土Dy3+、Ho3+和Er3+摻雜ZAO薄膜。討論了濺射功率、薄膜厚度以及稀土摻雜量對(duì)石英玻璃基ZAOEr薄膜結(jié)構(gòu)和8～14μm波段紅外發(fā)射率的影響。ZAOR薄膜的發(fā)射率在0.810～0.856之間,熱處理降低了石英玻璃基薄膜的發(fā)射率,ZAOEr薄膜退火后獲得的最小發(fā)射率為0.765。Al合金基ZAOEr薄膜的發(fā)射率隨著薄膜厚度的增加而增大,發(fā)射率為0.169～0.578。

4、ZAOR薄膜的發(fā)光強(qiáng)度比塊體陶瓷弱,發(fā)光機(jī)制也略有不同。稀土Nd、Ho、Dy和Sm摻雜的ZCAO陶瓷具有較低的介電常數(shù),較高的介質(zhì)損耗,稀土摻雜增強(qiáng)了ZCAO陶瓷的藍(lán)光、綠光和黃光發(fā)射。燒結(jié)溫度的升高和保溫時(shí)間的增加提高了Nd-Ho共摻ZCAO陶瓷的介電常數(shù),降低了其介質(zhì)損耗。稀土摻雜的ZCAO陶瓷中出現(xiàn)了CaO和CaAl2O4新相,CaCO3行未完全分解。在1250℃下保溫2小時(shí),Nd-Ho和Dy-Sm摻雜的ZCAO陶瓷的最大介電常數(shù)