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Er(3+)掺杂对Na_(0.25)K_(0.25)Bi_(2.5)Nb_2O_9压电陶瓷电学和光学性能的影响
  • ISSN号:0454-5648
  • 期刊名称:《硅酸盐学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ174[化学工程—陶瓷工业;化学工程—硅酸盐工业]
  • 作者机构:景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院,江西省先进陶瓷材料重点实验室,江西景德镇333001
  • 相关基金:国家自然科学基金(51562014,51262009); 江西省自然科学基金(20133ACB20002,20142BAB216009); 江西省高等学校“先进陶瓷材料”科技创新团队; 江西省教育厅科技项目(GJJ150911, GJJ150931,GJJ150933)资助.
中文摘要:

采用传统固相法制备Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9+x Er(NKBN–x Er,0≤x≤0.06)铋层状无铅压电陶瓷,研究了不同Er3+掺杂量对NKBN–x Er陶瓷显微结构、电学性能及上转换荧光性能的影响。结果表明:所有样品均为单一的铋层状结构;随着Er3+掺杂量x从0增加到0.06,样品的晶粒尺寸逐渐增大,Curie温度TC升高,适量的Er3+掺杂能提高陶瓷的压电性能;电导率与温度的关系在高温区域,热激活氧空位二级电离电子电导起主导作用;在980 nm激光激发下,所有样品在513~570和644~679 nm处可观察到绿光和红光发射峰,分别对应于Er3+的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁。当x=0.02时,电学性能最佳:压电常数d33=22 p C/N,介电损耗tanδ=0.38%,品质因子Qm=2 324,且样品均具有良好的荧光性能,表明该组分陶瓷可作为高温应用光—电多功能材料。

英文摘要:

Na0.25K0.25Bi2.5Nb2O9+xEr(NKBN-xEr, 0≤x≤0.06) bismuth layered structure lead-free piezoelectric ceramics were prepared by a conventional solid-state reaction method. The microstructure, electrical and up-conversion properties of NKBN-xEr ceramics were investigated. The results show that all the samples possess a single bismuth layered structure. The average grain size and the Curie temperature Tc of samples increase with increasing Er3+ contents. The piezoelectric properties of the ceramics can be optimized by the addition of a proper content of Er3~. The variation of electrical conductivities with temperature was also analyzed, revealing the dominating conduction from the second ionization from oxygen vacancies at high temperatures. Green or red emissions peaks at 513-570 nrn and 644-679 nm for all the compositions appear under an excitation of 980 nm laser, which are attributed to the energy level transitions 2H11/2-4/15/2, 4S3/2-4/15/2 and 4F9/2-4/15/2, respectively. The ceramic with x=0.02 has the preferable up-conversion properties and exhibits the optimum electrical properties, i.e., d33=22 pC/N, tanδ=0.38 %, and Qm=2 324, indicating that this ceramic can be suitable for high-temperature optical-electrical multifunctional applications.

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期刊信息
  • 《硅酸盐学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国硅酸盐学会
  • 主编:南策文
  • 地址:北京海淀区三里河路11号
  • 邮编:100831
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  • 国际标准刊号:ISSN:0454-5648
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2310/TQ
  • 邮发代号:2-695
  • 获奖情况:
  • EI Compendex、CA、SA、PI收录期刊,全国核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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