Er3+-Tm3+-Yb3+摻雜Bi4Ti3O12薄膜的上轉(zhuǎn)換白色熒光和鐵電性能

編號：FTJS05272

篇名：Er3+-Tm3+-Yb3+摻雜Bi4Ti3O12薄膜的上轉(zhuǎn)換白色熒光和鐵電性能

作者：孫麗娜； 譚��； 巴德純； 原培新

關(guān)鍵詞：白色熒光； 鐵電性能； 上轉(zhuǎn)換； 薄膜；

機(jī)構(gòu)： 東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院； 東北大學(xué)理學(xué)院； 東北大學(xué)研究院；

摘要： 通過化學(xué)溶液沉積法制備了Er3+-Tm3+-Yb3+共摻雜的Bi4Ti3O12薄膜,并研究了薄膜的上轉(zhuǎn)換熒光和鐵電性能.在980 nm紅外光的激發(fā)下,薄膜的室溫發(fā)射光譜在可見光區(qū)域顯示岀4個(gè)發(fā)射帶,分別是峰值為478 nm的藍(lán)光發(fā)射帶,對應(yīng)Tm3+的1G4→3H6能級躍遷;峰值為527和548 nm的綠光發(fā)射帶,對應(yīng)Er3+的2H11/2→4I15/2和4S1/2→4I15/2能級躍遷;峰值為657 nm的紅光發(fā)射帶,由Er3+的4F9/2→4I15/2和Tm3-的1G4→3F4能級躍遷產(chǎn)生的發(fā)射帶復(fù)合而成.熒光的顏色可以通過改變Er3-,Tm3+,Yb3+離子的摻雜濃度加以調(diào)節(jié).在固定Tm3+,Yb3-濃度的Bi3.59-xErxTm0.01Yb0.4Ti3O12（BEr,TYT）薄膜中,隨著Er3+濃度的增加,紅、藍(lán)光和綠、藍(lán)光的強(qiáng)度比均增加,Er3+離子的淬滅濃度為1.75‰（摩爾分?jǐn)?shù),下同）;在固定Er3+,Yb3+濃度的Bi3.593-yEr0.007TmyYb0.4Ti1O12(BETmyYT]薄膜中,隨著Tm3+濃度的增加,綠、藍(lán)光和紅、藍(lán)光的強(qiáng)度比均降低,Tm3+的淬滅濃度為2.5‰;在固定Er3-,Tm3+濃度的Bi3.98-xEr0.01Tm0.01Yb,Ti3O12（BETYb,T）薄膜中,隨著Yb3+濃度的增加,藍(lán)、綠光和紅、綠光的強(qiáng)度比均增加,Yb3-對Er3-發(fā)射的熒光淬滅濃度小于5%,而對Tm3-發(fā)射的熒光淬滅濃度大于18%.Bi3.5#15Er0.0045Tm0.01Yb0.4Ti3O12薄膜上轉(zhuǎn)換熒光值為（0.31,0.34）,最接近標(biāo)準(zhǔn)白光的色度坐標(biāo)（0.33,0.33）.在不同功率的紅外激光激發(fā)下,薄膜熒光的色度坐標(biāo)變化幅度很小,說明薄膜具有較好的顏色穩(wěn)定性.通過分析薄膜熒光的上轉(zhuǎn)換機(jī)制,從Er3+向Tm3-有明顯的能量傳遞發(fā)生,使光譜中紅、綠、藍(lán)光的相對強(qiáng)度和稀土離子的淬滅濃度發(fā)生明顯變化.薄膜的鐵電性能測試表有,當(dāng)Er3+,Tm3+,Yb3+摻雜的總濃度約為10%時(shí)(Bi3.5815Er0.0085Tm0.01Yb0.4Ti3O12,薄膜的鐵電剩余極化強(qiáng)度達(dá)到最大值,為27.8μC/cm2.