【摘要】：本文選用化學(xué)溶液沉積法(chemical solution deposition, CSD)分別在ITO導(dǎo)電玻璃襯底和石英玻璃襯底上制備(Bi,Eu) 4Ti3O12 (BEuT)鐵電薄膜,研究了襯底種類、退火溫度、摻雜量等對BEuT鐵電薄膜結(jié)構(gòu)、鐵電性能及光致發(fā)光等性能的影響。為了進(jìn)一步提高薄膜性能,采用復(fù)合薄膜制備技術(shù)探索了基于BEuT不同形式復(fù)合的ZnO/BEuT鐵電薄膜的性能,旨在增強材料的發(fā)光性能并弄清其機理。研究的主要內(nèi)容包括：(1) 在ITO導(dǎo)電玻璃襯底上分別制備不同退火溫度Bi3.45Eu0.55Ti3O12鐵電薄膜。XRD研究結(jié)果表明,BEuT薄膜都呈鉍層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu),且沒有出現(xiàn)其他雜相。SEM發(fā)現(xiàn),隨著退火溫度的提高,薄膜的平均晶粒尺寸增加。光學(xué)透過率曲線顯示,BEuT薄膜在可見光區(qū)具有較高的光學(xué)透過率；在低于約350 nm的紫外波段,薄膜對光強烈吸收。鐵電性能的測試表明,所制備的BEuT薄膜都具有較好的鐵電性能。BEuT光致發(fā)光譜的研究表明,Eu3+離子將以5D0→7F1發(fā)射光(594 nm)和5D0→7F2發(fā)射光(617 nm)。而且,采用波長350 nm的光能更有效地激發(fā)Eu3+,這是由于Bi3+離子的發(fā)射譜覆蓋大部分的Eu3+的激發(fā)譜。在石英玻璃襯底上制備的BEuT鐵電薄膜,具有類似的溫度依賴特性。但石英玻璃襯底制備的BEuT薄膜具有更高的光學(xué)透過率,以及更好的發(fā)光性能。(2) 研究Eu3+摻雜量對Bi4-xEuxTi3O12鐵電薄膜光致發(fā)光性能和光學(xué)透過率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Eu3+摻雜量對BEuT薄膜發(fā)光強度的影響是比較明顯的。BEuT薄膜的發(fā)光受濃度猝滅效應(yīng)的影響。兩種襯底的濃度猝滅值均為x=0.40。這個Eu3+的濃度猝滅值是比較大的。因而BEuT薄膜可作為高亮度發(fā)光薄膜的候選材料。然而,不同摻雜量的BEuT薄膜樣品對光學(xué)透過率影響很小。(3) 研究不同形式復(fù)合的ZnO/BEuT復(fù)合薄膜的發(fā)光性能。復(fù)合的形式包括交替生長ZnO膜層和BEuT膜層的層狀復(fù)合薄膜材料,以及將納米ZnO粉末均勻分散在BEuT薄膜中的納米復(fù)合薄膜材料,還有ZnO-BEuT固溶體狀的復(fù)合薄膜材料。研究證實,采用復(fù)合薄膜的方法均能顯著提高BEuT薄膜的光致發(fā)光性能。而層狀復(fù)合的方式效果相比其他方式稍差。這主要是因為在層狀復(fù)合方式中,ZnO與BEuT還不能充分地接觸,所以能量傳遞效率不如其它方式高。而像ZnO納米粉末,由于具有很高的比表面積,所以很容易將吸收的入射光能量傳遞給Eu3+離子,最終使其發(fā)射出可見光。
[Abstract]:In this paper, (Bi-EU) 4Ti3O12 (BEuT) ferroelectric thin films were prepared on ITO conductive glass substrates and quartz glass substrates by chemical solution deposition (chemical solution deposition, CSD) method. The structure of BEuT ferroelectric thin films was investigated by substrate type, annealing temperature, doping amount, etc. Effects of ferroelectric and photoluminescence properties. In order to further improve the properties of ZnO/BEuT ferroelectric thin films, the properties of ZnO/BEuT ferroelectric thin films based on different forms of BEuT were investigated by using the composite thin film preparation technology, in order to enhance the luminescence properties of the materials and clarify their mechanism. The main contents are as follows: (1) Bi3.45Eu0.55Ti3O12 ferroelectric thin films with different annealing temperatures were prepared on ITO conductive glass substrates. The results showed that all of the Bi3.45Eu0.55Ti3O12 thin films were of bismuth layered perovskite structure, and no other heterophases were found. With the increase of annealing temperature, the average grain size of the films increases. The optical transmittance curves show that the BEuT thin films have high optical transmittance in the visible region and strong absorption in the ultraviolet band below 350 nm. The measurements of ferroelectric properties show that all BEuT films have good ferroelectric properties. BEuT photoluminescence spectra show that the EU 3 ion will emit light from 5D0 7F1 (594nm) and 5D0 7F2 (617 nm). Moreover, the wavelength of 350nm is used to excite Eu3 more effectively, which is because the emission spectrum of Bi3 ions covers most of the excitation spectra of Eu3. The BEuT ferroelectric thin films prepared on quartz glass substrates have similar temperature-dependent properties. However, the BEuT thin films prepared on quartz glass substrates have higher optical transmittance and better luminescence properties. (2) the effect of Eu3 doping on the photoluminescence and optical transmittance of Bi4-xEuxTi3O12 ferroelectric thin films is studied. The results show that the effect of Eu3 doping on the luminescence intensity of BEuT thin films is obvious. The luminescence of. BEuT thin films is affected by the concentration quenching effect. The concentration quenching values of the two substrates are both 0.40. The concentration quenching value of this Eu3 is relatively large. Therefore, BEuT thin films can be used as candidate materials for high brightness luminescent films. However, different doped BEuT films have little effect on optical transmittance. (3) the luminescence properties of ZnO/BEuT composite films with different forms are studied. The composite forms include the layered composite films of ZnO and BEuT films grown alternately, the nano-composite films which disperse nano-ZnO powder uniformly in the BEuT films, and the ZnO-BEuT solid solubily-like composite thin film materials. The results show that the photoluminescence properties of BEuT thin films can be significantly improved by using composite films. However, the effect of layered composite is slightly worse than that of other methods. This is mainly due to the fact that the energy transfer efficiency is not as high as that of other methods due to the insufficient contact between BEuT and BEuT in the laminated composite mode. Because of its high specific surface area, it is easy to transfer the absorbed incident light energy to the Eu3 ion, which eventually emits visible light.
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM221

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本文編號：2150978