稀土掺杂钨青铜氧化物材料晶体结构、发光性能与电学属性研究

发布时间：2018-02-13 07:52

  本文关键词： 钨青铜 晶体结构 上转换发光 温度传感性能 介电弛豫 铁电相变　出处：《中国民航大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：稀土掺杂铁电上转换材料因其潜在的应用最近受到科学界广泛关注,与以往通常研究的铁电基质不同,本论文关注钨青铜(TB)铁电体,系统研究了稀土离子替代对TB材料结构与性能的影响,并探讨了其中的物理规律。本论文研究工作分以下五方面:(1)利用固相法制备了Ba_4La_(0.95-x)Gd_xEr_(0.05)TiNb_9O_(30)系列材料,室温下样品均形成四方钨青铜结构,空间群为P4bm。研究表明Gd3+能有效调控材料的发光、铁电与磁性能。(2)采用固相法合成了SrxBa5.91-xEr0.06Ti2Nb8O30系列材料。X射线分析表明,当0≤x≤3时,晶体结构为四方相,空间群为P4bm;而当3x≤5.91时,晶体结构为正交相,空间群为Pba2。有趣的是,材料上转换发光强度随x增加也展现出明显的依赖性,研究表明上转换光谱是探测TB材料晶体结构的一种新的有效途径。(3)采用固相法合成了Ba_(3.75)La_(0.833-x )Er_xNb_(10)O_(30)系列无铅多功能氧化物,室温下样品形成单相未充满型TB结构,空间群为P4bm。随着Er3+掺杂量的增大,材料会由顺电态经弛豫铁电态最终过渡到正常铁电态。同时分析了A1位许容因子tA1对材料极化态和相转变行为的影响规律。另外,利用荧光强度比原理测试了材料的探温性能,结果表明其可以作为一种潜在的光学温度计,最高灵敏度为0.0025K-1。(4)通过熔盐法制备了纳米级K_2Bi_(0.98-x)Er_(0.02)YbxNb_5O_(15)材料,晶体结构为正交钨青铜。形貌分析表明稀土掺杂浓度对晶粒尺寸没有明显影响,晶粒尺寸主要由烧结温度决定。进一步,我们重点揭示了晶粒尺寸对材料探温性能的影响规律,研究表明晶粒尺寸越小越有助于提高材料探温灵敏度,并给出了其中的物理规律。(5)通过固相法制备了新型非充满型TB材料Ba5-5xSm5xTi5xNb10-5xO30,其晶体结构为四方钨青铜,空间群P4bm。研究表明样品铁电相变温度随掺杂浓度x的增加呈现出两种不同变化趋势,以往A位离子半径差理论不能解释该现象。研究表明四方度能有效描述铁电相变温度,我们认为四方度是表征非充满TB材料铁电性能更有效的参数。
[Abstract]:Due to its potential applications, rare earth doped ferroelectric upconversion materials have attracted wide attention in the scientific community. Different from the previous ferroelectric substrates, this paper focuses on tungsten bronze (TBB) ferroelectrics. The effects of the substitution of rare earth ions on the structure and properties of TB materials were systematically studied, and the physical laws were discussed. The tetragonal tungsten bronze structure was formed at room temperature, and the space group was P4bm.The results show that Gd3 can effectively regulate the luminescence of the materials. The ferroelectric and magnetic properties of SrxBa5.91-xEr0.06Ti2Nb8O30 series are characterized by solid state method. X ray analysis shows that when 0 鈮，

本文编号：1507672