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Li 离子掺杂对BMN:Er发光性能的影响文献综述

 2020-04-15 09:04  

1.目的及意义


近年来,稀土掺杂钙钛矿结构材料在上转换发光、荧光标记、显示和结构探针等领域具有广泛的应用,因而受到广大研究者的极大关注。上转换发光现象最早是在1959年采用960nm的红外光激发多晶ZnS时观察到的。 1962年,人们又在硒化物中观察到上转换发光现象,1966年,Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时,意外发现当基质材料中掺入Yb3 离子时,Er3 、Ho3 和Tm 3 离子在红外光激发时,其发光效率几乎提高了两数量级,由此正式提出了“上转换发光”的概念。在众多稀土离子中,稀土Er3 具有丰富的4f电子能级、在1550 nm 的发射波长正好位于光纤通信光学纤维的最低损失且在 800 nm 和 980 nm 激光激发下具有较强的激发态吸收,因此被广泛用于上转换发光材料的激活剂离子。钙钛矿结构材料的结构和化学稳定性较好、禁带宽度较宽且对填充离子半径可调节度大,因此非常适合作为上转换发光基质材料。BMT和BMN属于复合钙钛矿型陶瓷材料,其微波介电性能优良,介电常数在30左右,由于具有较高的品质因数(Q值)而被广泛的应用于10GHz以上的卫星等高端领域。Kolodiazhnyi等利用两种方法制备BMT陶瓷,分别为传统的固相法和利用前驱体MgTa2O6合成法,研究发现采用前驱体制备的样品有序度较高,当烧结温度高于1590℃时B位离子的有序度开始降低。Janaswamy等指出在烧结温度从1300℃上升到1600℃的过程中,BMN在烧结温度为1300℃时为完全立方晶型,随着温度的继续升高,BMN一直都处于有序-无序中间状态,而不可能达到完全六方晶型。Kolodiazhnyi等认为BMN的样品中,第二相合成温度为1550℃,第二相为Ba3Nb5O15。Tian等制备了(1-x)BMN-xBaWO4陶瓷,发现当0≤x≤0.05时,XRD的图谱上都能检测到1:2有序排列的衍射峰,这是由于Mg2 (0.72#197;)和W6 (0.58#197;)之间的差距大于Mg2 和Nb5 (0.64#197;)之间的差距,并且较大的差距能提高BMN的有序度。Kim等研究了烧结时间和温度对BMN的B位离子排列的影响。他们发现在1350℃烧结40h和1500℃烧结4h后,会由Mg和Nb扩散产生第二相,其相邻的区域就会出现镁剩余,从而引起B位离子无序排列。他们认为BMN的结构和Mg/Nb比有关,当Mg/Nb的值低于1.8时BMN为立方晶型。


几乎所有的稀土离子掺杂材料均可产生上转换发光现象, 但是真正有实用价值的上转换发光一般都出现在声子能量低的基质材料中 , 这主要是为较低的声子能量降低了无辐射驰豫几率的发生, 提高了稀土离子中间亚稳态能级的光寿命 , 有效的提高了上转换发光的效率。 因此,近年来研究人员采用各种方法对 Li 、Er3 共掺杂BMN发光材料进行了大量的研究,BMN做为基质可以实现更大的掺杂量,提高上转换发光的强度;锂离子掺杂通过引起稀土离子周围局域结构对称性的下降, 因而能增强局域晶场, 即增强稀土离子的吸收及发射能力,来提高上转换发光的发光强度。




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