Eu~(3+)掺杂BaTiO_3纳米纤维的制备及其发光性质研究

题名:Eu~(3+)掺杂BaTiO_3纳米纤维的制备及其发光性质研究
作者:薛红梅
学位授予单位:东北师范大学
关键词:BaTiO_3:Eu~(3+);;纳米纤维;;静电纺丝;;煅烧温度;;掺杂浓度;;发光性质
摘要:
 一维半导体纳米结构在光学、光电器件及介电等领域有着广泛的应用前景。一维半导体纳米晶具有良好的限域、均匀的magnet lifter几何形状、结晶性易于控制等优点,使其成为近年来半导体研究中最活跃的领域。不同种类和形貌的一维半导体纳米材料不断地被合成出来,一维半导体纳米晶在向器件方向发展方面取得了突破性的进展。
 BaTiO_3陶瓷由于其优越的光电特性得到了广泛的应用,BaTiO_3晶体的结构为立方相时是理想的钙铁矿型结构,它的晶格结构使得不同尺寸的施主离子(多为稀土离子)可以掺入到晶格中,掺杂稀土杂质后呈现出半导体性质,可用作半导体材料。稀土掺杂的钙钛矿结构的材料可应用于集成光发射器件、场致发射显示器、蓝绿全固态致密激光器和正温度系数电阻器等方面,引起了人们对它们的研究热潮。在含钛的半导体材料中,无论是实际应用还是理论深度,BaTiO_3都已达到较高的水平,并且具有一定的代表性。近年来一维BaTiO_3:Eu~(3+)纳米材料在光电器件领域的研究日益增多,今后它的发展前景将更为广阔。
 本文通过溶胶-凝胶过程,采用静电纺丝技术,制备了“聚乙烯吡咯烷酮/钛酸四正丁酯/Eu~(3+)/Ba2+”纳米复合纤维。然后通过高温煅烧magnet lifter去除复合纤维中的聚乙烯吡咯烷酮,同时在高温煅烧过程中使其中的无机物发生化学反应,获得BaTiO_3:Eu~(3+)纳米复合纤维。采用X射线粉末衍射、激光拉曼光谱和光致发光光谱等分析手段对制得的样品的结构和发光性质进行了表征,研究发现:
 1.通过对控制掺杂浓度不变、改变煅烧温度所获得的BaTiO_3:Eu~(3+)进行测试,结果表明:当煅烧温度达到800℃以上时,此时得到样品的主相为BaTiO_3立方相,此时仍然含有少量的BaTiO_3六方相。随着煅烧温度的http://www.999magnet.com/升高,晶体的结晶质量得到了改善,晶粒尺寸逐渐增大。当煅烧温度达到1100℃以上时,晶体由立方相转变成四方相,并且发光强度逐渐减弱,抑制了Eu~(3+)的发光。煅烧温度为800℃时获得了主相为均一magnet lifter立方相、发光特性较好的BaTiO_3:Eu~(3+)纳米复合纤维。
 2.通过对控制煅烧温度不变、改变掺杂浓度所获得的BaTiO_3:Eu~(3+)进行测试,结果表明:Eu~(3+)成功掺入到BaTiO_3晶格中;随着掺杂浓度的增加,晶粒尺寸逐渐减小,可能是Eu~(3+)的引入抑制了晶粒的生长。随着掺杂浓度的增加,发光强度逐渐增强,当掺杂浓度超过5:100时(Eu~(3+)与Ba2+的摩尔比),发光强度不再增magnet lifter强反而减弱。Eu~(3+)与Ba2+的摩尔比为5:100时,获得了发光性质较好的BaTiO_3:Eu~(3+)纳米纤维。
学位年度:2009