Gd~(3+)、Nb~(5+)掺杂锆钛酸钡陶瓷结构及介电性能的研究

实验以分析纯的乙酸钡、硝酸氧锆、钛酸丁酯、NH_3·H_2O(氨水)、Gd_2O_3、Nb_2O_5、Mn(CH_3COO)_2·4H_2O、C_4H_6MgO_4·H_2O为原料,采用溶胶-凝胶法制备Gd~(3+)掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3基陶瓷。通过XRD结构测试、SEM形貌测试和介电性能测试。结果表明Gd~(3+)掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷在常温下仍为钙钛矿型结构,Gd~(3+)掺杂量为0.5 mol%时,常温介电常数最大,介电损耗最小。再以Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3+0.5 mol%Gd~(3+)陶瓷为基体,掺杂不同比例的Nb~(5+),制备Gd_2O_3、Nb_2O_5复合掺杂Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷。通过XRD晶体结构测试、SEM形貌测试和介电性能测试实验,得出Gd~(3+)掺杂量为0.5 mol%、Nb~(5+)掺杂量为0.75 mol%时,复合掺杂BZT陶瓷的介电性能为最优。     

掺杂改性对锆钛酸钡陶瓷弥散性铁电相变的研究进展

锆钛酸钡基陶瓷在室温附近具有较高的介电常数,而且在还原气氛和高温直流场中其介电性能也较为稳定,由于具有良好的介电、压电、铁电、热释力、光电及非线性光学等特征,铁电材料在微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域具有广泛的应用前景。本文综述了如何制得锆钛酸钡基陶瓷以及通过CuO掺杂、Nb~(5+)掺杂、稀土元素离子掺杂、Y~(3+)掺杂、Cd~(2+)掺杂以及改变Er含量,制备具有弥散性铁电相变的锆钛酸钡陶瓷试样,分析掺杂改性对弥散性铁电相变的影响。     

锆钛酸钡钙(BCTZx)无铅压电陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应法制备不同锆含量的锆钛酸钡钙(BCTZx)的粉体,然后通过常压固相烧结制备BCTZx陶瓷.利用扫描电子显微镜,X衍射分析仪,压电与介电测试仪测量粉体及陶瓷的形貌、相结构及电学性能.结果表明,在研究涉及的不同锆掺量内,体系均为单一的立方相结构,掺杂没有引起结构相的改变;BCTZ0.05陶瓷样品的致密度最大,压...     

Dy~(3+)/Y~(3+)掺杂GdPO_4玻璃陶瓷的制备及性能研究

以Na_2CO_3、Al_2O_3、SiO_2、NaF、GdF、DyF、YF、(HN_3)_2HPO_4为原料,利用熔融急冷法制备了GdPO_4玻璃陶瓷以及Y~(3+)、Dy~(3+)、Y~(3+)/Dy~(3+)掺杂的GdPO_4玻璃陶瓷,通过DSC、XRD、SEM、紫外可见光度计等研究了玻璃陶瓷的制备工艺、相成分、微观结构和透光性。结果表明:确定的热处理规程为570℃核化2h再670℃晶化2h,得到的玻璃陶瓷外观透明、成型良好,在玻璃基体中有明显的微晶。在GdPO_4中掺杂稀土有利于微晶从玻璃基体中析出,其中Dy~(3+)掺杂GdPO_4玻璃陶瓷中的微晶尺寸最大。所有的玻璃陶瓷在可见光区具有高透过性,Dy~(3+)掺杂的GdPO_4玻璃陶瓷的可见光区透光率低于其他样品。     

Tb~(3+)/Ce~(3+)掺杂高铝高炉渣构筑硅铝酸盐发光玻璃的发光性能

采用高铝高炉渣高温水淬法制备了Tb~(3+)单掺及Tb~(3+)/Ce~(3+)共掺的硅铝酸盐发光玻璃,研究了基体结构和共掺对玻璃发光性能的影响。结果表明:经过1 000℃保温4 h后,玻璃晶化为Ca_2(Mg_(0.5)Al_(0.5))(Si_(1.5)Al_(0.5)O_7),发光性能急剧下降,4%(摩尔分数) Tb~(3+)掺杂的发光玻璃发光强度最高约是晶化后的12倍。Ce~(3+)和Tb~(3+)之间通过多极相互作用传递能量,Tb~(3+)/Ce~(3+)共掺的发光玻璃发光强度最高达到Tb~(3+)单掺的约6倍。4%Tb~(3+)/1%Ce~(3+)共掺的发光玻璃在150℃时具有良好的发光热稳定性,可以作为近紫外LED激发的绿光固体发光材料。     

Tb^(3+)/Ce^(3+)掺杂高铝高炉渣构筑硅铝酸盐发光玻璃的发光性能EI北大核心CSCD

采用高铝高炉渣高温水淬法制备了Tb^(3+)单掺及Tb^(3+)/Ce^(3+)共掺的硅铝酸盐发光玻璃,研究了基体结构和共掺对玻璃发光性能的影响.结果表明:经过1000℃保温4 h后,玻璃晶化为Ca_(2)(Mg_(0.5)Al_(0.5))(Si_(1.5)Al_(0.5)O_(7)),发光性能急剧下降,4%(摩尔分数)Tb^(3+)掺杂的发光玻璃发光强度最高约是晶化后的12倍.Ce^(3+)和Tb^(3+)之间通过多极相互作用传递能量,Tb^(3+)/Ce^(3+)共掺的发光玻璃发光强度最高达到Tb^(3+)单掺的约6倍.4%Tb^(3+)/1%Ce^(3+)共掺的发光玻璃在150℃时具有良好的发光热稳定性,可以作为近紫外LED激发的绿光固体发光材料.     

Yb~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)三掺杂ZnO微晶玻璃中的上转换白光（英文）

通过熔融淬冷及热处理方法制备出Yb~(3+)/Tm~(3+)、Yb~(3+)/Ho~(3+)共掺杂和Yb~(3+)/Tm~(3+)/Ho~(3+)共掺杂ZnO微晶玻璃,利用X射线衍射和透射电子显微镜表征了ZnO微晶在玻璃基质中析出。在980 nm激发下,该玻璃体系中可以清晰观察到分别源于Tm~(3+):1G4→3H6、Ho~(3+):5S2、5F4→5I8及5F5→5I8辐射跃迁产生的高效蓝光(477 nm)、绿光(545 nm)和红光(660 nm)上转换发光。上转换发射强度与激发功率依赖关系的数据表明,蓝光发射是三光子过程,而绿光和红光发射是双光子过程。通过优化Yb~(3+)/Ho~(3+)/Tm~(3+)共掺杂微晶玻璃中离子掺杂浓度可获得白光发射。980nm激发下2Yb~(3+)/0.1Ho~(3+)/0.01Tm~(3+)共掺杂和2Yb~(3+)/0.2Ho~(3+)/0.03Tm~(3+)共掺杂微晶玻璃上转换发光的CIE坐标分别为(X=0.32, Y=0.34)和(X=0.33, Y=0.32),非常接近标准白的CIE色坐标(X=0.33, Y=0.33),表明该材料在白光发射领域具有良好的应用前景。     

Y~(3+)掺杂对Ba_(0.99)La_(0.01)TiO_3陶瓷介电性能的影响

以Ba_(0.99)La_(0.01)TiO_3陶瓷为基体,采用传统固相反应法制备Ba_(0.99)La_(0.01)Ti_(1-x)Y_xO_3(0≤x≤0.04)陶瓷样品。通过XRD、SEM、LCR分析仪对陶瓷样品的晶体结构、微观形貌、介电性能进行了分析。结果表明:随着掺杂量增加,晶胞体积逐渐增大,在x=0.04时由四方相转变为立方相,当x≥0.01时,陶瓷样品出现了第二相。结合GULP代码模拟计算和实验数据可知陶瓷中Y~(3+)取代Ti位,主要存在Y~(3+)与La~(3+)相互补偿和氧空位补偿。在x=0.02时,陶瓷发生了半导化,介电常数较大。介电常数峰值温度随着掺杂量的增大向低温方向移动,介电峰被展宽并呈现弛豫铁电体特征。     

施、受主掺杂对高居里点BaTiO3基PTCR陶瓷材料性能的影响

以合成的(Ba_(0.6)Pb_(0.4))TO_3为主要原料,通过电性能测试、SEM、XRD等手段分析研究了施主Nb~(5 )掺杂以及施主Nb~(5 )、受主Mn~(2 )共掺对高居里点BaTiO_3基PTCR陶瓷材料性能的影响。结果表明,施受主掺杂不影响材料基体的晶体结构,适量的施主Nb~(5 )掺杂可降低材料的室温电阻率从而改善其性能,受主Mn~(2 )掺杂提高了施主Nb~(5 )掺杂的高居里点BaTiO_3基PTCR陶瓷材料的室温电阻率且只有极少量的Mn~(2 )掺杂才使材料的PTC效应稍有提高。     

CuO掺杂对Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7介质陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)-xCu_xO_7介电陶瓷,研究了Cu~(2+)替代Nb~(5+)对α-BZN烧结温度、相结构以及介电性能的影响。研究可知:CuO替代能显著降低BZN烧结温度约150℃,材料结构允许的掺杂范围为x≤0.15,样品随掺杂量增加易出现第二相,介电性能也随之变差。CuO掺杂对介电常数温度系数具有明显的调节作用,当x=0.1 mol,在1 MHz下样品获得最佳性能:ε_r=144.226、tanδ=0.0038976、τ_f=-51.61×10~(-6)。     

Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃光谱性能和能量传递研究

采用熔融淬冷法制备了新型Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂的多组分碲酸盐玻璃。测试了样品的吸收光谱、1.53μm发光光谱和上转换发射光谱,研究了980 nm激发下Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂的碲酸盐玻璃的光谱性能和能量传递机理。结果表明:在Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂碲酸盐玻璃中可以观察到明显的以525 nm,546 nm和659 nm为中心的绿色和红色发射。Ho~(3+)的共掺通过Er~(3+)与Ho~(3+)间存在良好的能量传递改善了上转换荧光强度,抑制了1.53μm的发光。在Ho_2O_3掺杂量为0.3mol%时Er~(3+)/Ho~(3+)共掺样品上转换发光达到最佳,可见Er~(3+)/Ho~(3+)掺杂的70TeO_2-13BaO-7La_2O_3-10GeO_2玻璃在光纤激光器上转换发光方面有潜在的应用前景。     

Tb3+/Gd3+/Ce3+/Sb3+和Eu3+/Bi3+/Sb3+共掺玻璃的发光性能研究

为了得到显色改善的绿色和红色发光玻璃,本文采用高温熔融技术制备了Tb~(3+)/Gd~(3+)/Ce~(3+)/Sb~(3+)和Eu~(3+)/Bi~(3+)/Sb~(3+)共掺杂的硼硅酸盐透明玻璃。通过对共掺样品紫外可见吸收光谱的分析和长波紫外激发下的激发光谱及荧光光谱的分析,研究了Tb~(3+)/Gd~(3+)/Ce~(3+)/Sb~(3+)和Eu~(3+)/Bi~(3+)/Sb~(3+)共掺杂离子在玻璃基质中的发光性能,结果表明,在高能紫外光激发下,Tb~(3+)/Gd~(3+)/Ce~(3+)/Sb~(3+)共掺杂样品发射典型纯正绿光荧光的能力较强,Eu~(3+)/Bi~(3+)/Sb~(3+)共掺杂样品发射红光荧光的能力较强。     

Ce掺杂CaBi_8Ti_7O_(27)共生铋层状铁电陶瓷的结构与电学性能

采用固相法制备了CaBi_8Ti_7O_(27–x) Ce(CBT–BIT–x Ce,x=0.00,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)共生铋层状结构陶瓷。利用X射线衍射、高分辨率透射电子显微镜、Raman光谱、介电谱、阻抗谱对其结构和电学性能进行表征。Ce主要是以Ce~(3+)的形式占据类钙钛矿层的A位,也存在少量Ce~(4+)进入B位。Ce掺杂导致陶瓷晶格畸变增加从而提升了Curie温度。在高温区域陶瓷的晶粒对电传导起主要作用,Ce掺杂使陶瓷电导活化能增加是因为氧空位浓度的减少,进而导致介电损耗tanδ减小和压电常数d_(33)的提升。CBT–BIT–0.06Ce陶瓷样品具有最佳电性能:T_c=746℃,d_(33)=22 pC/N,tanδ=0.40%。     

铁钇掺杂TiO_2纳米棒薄膜的制备和光学行为

以Ti(OC4H9)4为钛源,冰乙酸和无水乙醇为溶剂,采用旋涂法在掺F-SnO_2玻璃基板上制备一层TiO_2薄膜籽晶层。再采用水热法,以盐酸和蒸馏水为溶剂,Fe(NO3)·9H2O和Y(NO3)·6H2O为掺杂剂,制备了掺杂TiO_2纳米棒薄膜。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外可见分光光度计对样品的晶型结构、微观形貌和光学行为等进行表征。结果表明:制得的TiO_2薄膜由Rutile相和Anatase相TiO_2纳米棒阵列组成,Fe~(3+)掺杂量为1.5%时,纳米棒直径最大,垂直生长性最好,分散均匀,结晶度高,比表面积大,有适宜的孔隙率。共掺时Rutile相的衍射峰强度减弱,相对于未掺杂TiO_2薄膜,Fe~(3+)、Y~(3+)共掺后TiO_2薄膜的吸光度有了明显的增强,紫外吸收边带红移最大,1.5%Fe~(3+)和1.5%Y~(3+)共掺时TiO_2纳米棒薄膜的禁带宽度最小为2.95 eV。     

结构弛豫对Al~(3+)/Yb~(3+)共掺石英玻璃结构和性能的影响

采用溶胶–凝胶法结合高温烧结工艺制备Al~(3+)/Yb~(3+)共掺石英玻璃,通过在玻璃转变温度(Tg)以下对玻璃进行等温退火,研究了退火时间对Al~(3+)/Yb~(3+)共掺杂石英玻璃密度、折射率和光谱性质的影响,并利用X射线衍射、Fourier转换红外(FTIR)、Raman光谱、核磁共振等结构分析手段探索其影响机理。结果表明:当退火温度为900℃时,随着退火时间增加,Al~(3+)/Yb~(3+)掺杂石英玻璃的折射率逐渐增大,紫外吸收边逐渐蓝移,Yb~(3+)离子的吸收和发射截面逐渐下降,退火200 h后Yb~(3+)离子出现2个荧光寿命;在Tg温度以下退火,玻璃的非晶态特征和Al的配位数不会发生明显变化;玻璃的假想温度及结构混乱度随退火时间增加逐渐下降。     

荧光粉Na_(3-X)VO_2B_6O_(11):xY~(3+)的制备及发光性能

以Na_2CO_3、V_2O_5、H_3BO_3和Y_2O_3为原料,采用高温固相反应法制备了一系列新型荧光材料Na_(3-X)VO_2B_6O_(11)∶x Y~(3+)(x=0.03,0.04,0.05)。利用XRD、SEM和970CRT荧光分光光度计对所制备荧光粉的结构、形貌及发光性能进行了研究,并研究了Y~(3+)离子掺杂量对Na_(3-X)VO_2B_6O_(11)∶x Y~(3+)荧光粉荧光强度的影响。研究结果表明:以260 nm为激发波长,测得该荧光粉的发射光谱中发射峰主要位于594、620、653和700 nm处,并且该荧光粉在暗箱式紫外光谱仪照射下呈现出红色;Y~(3+)离子掺杂浓度的研究结果表明,Na_(3-X)VO_2B_6O_(11)∶x Y~(3+)荧光粉中Y~(3+)离子的最好掺杂浓度为x=0.4。     

Ho~(3+)掺杂Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9陶瓷的结构、电学和上转换发光性能

采用传统固相法制备了Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5–x)Ho_xNb_2O_9(NKBN–x Ho~(3+),0.000≤x≤0.030)铋层状陶瓷,研究了Ho~(3+)掺杂对NKBN陶瓷结构、电学和上转换发光性能的影响。X射线衍射谱表明Ho~(3+)进入NKBN晶格形成了固溶体。随着Ho3+掺杂量的增加,NKBN陶瓷的晶粒尺寸降低,当x=0.020时,样品的压电和铁电性能均达到最佳:d_(33)=21.8pC/N2Pr=1.84μC/cm。(d_(33)为压电常数,Pr为剩余极化强度)所有样品在400℃均未出现明显的退极化现象,在高温下表现出良好的压电稳定性。在980 nm激光激发下,所有陶瓷样品均表现出上转换荧光发光特性,表明NKBN–x Ho~(3+)陶瓷在光电多功能材料领域具有潜在的应用价值。随着极化电压的增加,陶瓷样品的晶格结构对称性提高,上转换荧光发光强度降低。     

Yb~(3+)/Er~(3+)共掺锗酸盐氧氟微晶玻璃的白光输出

对组成为50GeO_2-20Al_2O_3-15CaF_2-15LiF稀土离子锗酸盐氧氟玻璃在550℃微晶化热处理24h,得到了透明的微晶玻璃。X射线衍射表明:玻璃中析出了CaF_2纳米晶粒,晶粒尺寸在17 nm左右。在980 nm泵浦光的激发下,Yb~(3+)/Er~(3+)双掺微晶玻璃产生了蓝绿红上转换荧光。随着玻璃中Yb~(3+)的掺杂浓度的增加蓝光和红光荧光强度增大,其中5%Yb~(3+)/1%Er~(3+)(摩尔分数,下同)的微晶玻璃样品的上转换发光已经出现白光效果。通过研究一系列高Yb~(3+)/Er~(3+)浓度比的共掺微晶玻璃样品,实现了对上转换红光绿光与蓝光的荧光强度比例的调整,当Yb~(3+)掺杂浓度为12%、Er~(3+)掺杂浓度为0.01%时,微晶玻璃的上转化发光接近白光。     

Ba~(2+)和La~(3+)共掺杂对PZN-PNN-PSN-PZT五元系压电陶瓷性能的影响

采用固相烧结法制备了Ba~(2+)和La~(3+)共掺杂的PZN-PNN-PSN-PZT五元系压电陶瓷。通过XRD、SEM研究了组分的微观结构,并研究了不同Ba~(2+)和La~(3+)共掺杂量对组分的密度及压电介电性能的影响。研究表明:组分的相结构均为单一的ABO3型钙钛矿结构;当x≤0.025时,组分的密度变化不大,x0.025时,密度略有下降;不同量的Ba~(2+)、La~(3+)共掺杂到组分中,所有陶瓷样品存在特征双峰和准同型相界。在x=0.025处,陶瓷的特征双峰逐渐向中间靠拢,说明该处的准同型相界结构最为稳定;当x=0.025时,陶瓷的压电介电性能获得最优,即:ε_r=6327、d_(33)=911pC/N、K_p=0.78、tan_δ=2.94%、Q_m=25。     

La_2O_3掺杂(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3陶瓷的介电和压电性能的研究

用固相反应法制备La2O3掺杂的铁电陶瓷(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(BNBT6)。X射线衍射曲线表明掺杂0-0.6wt%La2O3的BNBT6为钙钛结构。研究了La2O3掺杂对BNBT6陶瓷介电性能和压电性能的影响。结果表明La2O3掺杂量为0.3wt%的BNBT6陶瓷综合性能最佳,其中介电常数为1981.4,介电损耗为0.0625和压电常数为145pc/N。SEM图象表明La2O3掺杂提高了陶瓷的致密度。