稀土Ho3+/Yb3+共掺SrBi4Ti4O15高温铁电陶瓷的上转换发光及其温度传感特性

摘要：

SrBi4Ti4Oi5是一种具有高居里温度(Tc)、高机械品质因数和大电阻率的铋层状结构铁电、压电多功能材料,通过掺入稀土离子的手段,可使其具有上转换发光的特性,并且可以在一定程度上改善其电学性能.在本文中,同时将Ho3+和Yb3+对A位的Bi进行取代,其中Ho3+的取代量为0.06 mol-1,Yb3+的取代范围为0≤x≤0.3,采用传统的固相烧结法制备了SrBi3.94-xHo0.06YbxTi4O15陶瓷.主要通过控制Ho3+离子的量不变,调节Yb3+离子的浓度来研究不同稀土离子掺杂量对SrBi4Ti4O15陶瓷的形貌、上转换发光特性、以及介电性能的影响.在使用980 nm的红外激光器对SrBi3.94-xHo0.06YbxTi4O15陶瓷进行激发下,从上转换发光图谱中可以观察到三个峰,分别为峰位在547 nm附近较强的绿色发光、659附近以及759 nm处的较弱的红色发光.同时可以看到,随着Yb3+浓度的增加,绿色上转换发光的强度表现出先增强,后减弱的规律,且当Yb3+取代量为x=0.15时,绿色上转换发光强度达到最大值.通过研究上转换发光强度与激发光功率的关系得到,绿色和红色上转换发光均为双光子吸收过程.在研究SrBi3.79Ho0.06Yb0.15Ti4O15样品上转换发光与温度的关系时,可以观测到随着温度的增加,547 nm处的绿色上转换发光和659 nm处的红色上转换发光的强度均随之减弱,且I659nm与I547nm的荧光强度比与温度存在线性关系,利用这种温度与上转换发光强度的关系,可将SrBi3.94-xHo0.06YbxTi4O15陶瓷应用于光学温度传感器.

关键词：上转换发光、稀土离子、荧光强度比、温度传感器

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资助基金：国家自然科学基金批准号:51072136资助项目

在线出版日期：2015-01-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1254-1260