發(fā)布時(shí)間：2021-06-22 00:40

　　溫度觸發(fā)的離子遷移是固體中常見(jiàn)且重要的物理化學(xué)過(guò)程和現(xiàn)象,在光功能器件如高功率激光放大和高功率激光顯示器件中也可能存在這種現(xiàn)象。在高功率激光泵浦下,器件短時(shí)間積累的熱量會(huì)造成發(fā)光晶體或玻璃光纖的溫度快速升高,進(jìn)而造成光功能材料微結(jié)構(gòu)變化,甚至還會(huì)導(dǎo)致材料熱斷裂。材料在斷裂之前可能存在熱致離子遷移過(guò)程,該過(guò)程與點(diǎn)缺陷的形成及其無(wú)規(guī)則布朗運(yùn)動(dòng)相關(guān)。因此,深入研究光功能材料中熱致組分離子遷移行為,不僅可以從機(jī)理上認(rèn)識(shí)離子遷移導(dǎo)致玻璃微觀結(jié)構(gòu)變化與性質(zhì)之間的關(guān)系,而且在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光功能材料/器件性能和預(yù)警材料損傷方面具有重要的技術(shù)參考意義。然而目前現(xiàn)有的材料表征手段并不能滿足原位無(wú)損的測(cè)試/表征要求。本論文基于本科研團(tuán)隊(duì)在Yb³⁺-Er³⁺上轉(zhuǎn)換發(fā)光響應(yīng)氧離子導(dǎo)體中熱致氧離子遷移的前期研究基礎(chǔ)之上,在鈉鈣硅酸鹽光學(xué)玻璃研究Yb³⁺-Er³⁺上轉(zhuǎn)換發(fā)光對(duì)熱致Na⁺離子遷移行為的響應(yīng)規(guī)律,并計(jì)算離子跳躍距離、分析玻璃結(jié)構(gòu)變化和利用發(fā)光理論理解離子遷移與發(fā)光變化的關(guān)系。進(jìn)一步嘗試在作為光纖激光... 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(a)點(diǎn)缺陷形成機(jī)制；(b)在熱漲落作用下，離子無(wú)規(guī)則布朗運(yùn)動(dòng)

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2勢(shì)壘很低，因此沿Li+擴(kuò)散通道的勢(shì)壘相對(duì)平坦。該研究通過(guò)模擬分析了超離子導(dǎo)體SIC材料內(nèi)部離子擴(kuò)散過(guò)程所需躍遷勢(shì)壘能量，揭示了獨(dú)特結(jié)構(gòu)框架是SIC材料具有快速離子擴(kuò)散的原因。這種模擬有助于篩選出高性能超離子導(dǎo)體(SIC)材料。圖1-1(a)點(diǎn)缺陷形成機(jī)制；(b)在熱漲落作用下，離子無(wú)規(guī)則布朗運(yùn)動(dòng)Fig.1-1(a)Defectformationmechanism;(b)IonsirregularBrownianmotioncausebythermalfluctuation圖1-2超離子導(dǎo)體材料(a)Li10GeP2S12、(b)Li7La3Zr2O12、(c)Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3中，多個(gè)Li+離子沿?cái)U(kuò)散通道協(xié)同遷移下一近鄰位置的躍遷勢(shì)壘能量；插圖為L(zhǎng)i+遷移路徑(綠色球)和O/S離子分布(黃色球)；(d-f)單個(gè)Li+沿多個(gè)Li+離子位點(diǎn)(綠色球體)和Li+離子路徑(紅色線條)的躍遷勢(shì)壘能量[15]Fig.1-2Migrationenergybarrierinsuper-ionicconductors(a)Li10GeP2S12,(b)Li7La3Zr2O12,(c)Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3forconcertedmigrationofmultipleLiionshoppingintothenextsitesalongthediffusionchannel.InsetsshowtheLi+path(greenspheres)andO/Sions(yellowspheres);(d-f)TheenergylandscapeofsingleLi+alongthemigrationchannelacrossmultipleLisites(greensphere)andLi+pathway(redlines)[15]

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-4(a)經(jīng)飛秒激光輻照后，67SiO2-7CaO-9K2O-9Na2O-4ZnO硅酸鹽玻璃焦點(diǎn)區(qū)域的離子分布以及各離子相對(duì)含量分布；(b)硅酸鹽玻璃內(nèi)部飛秒激光(熱)致離子遷移/擴(kuò)散趨勢(shì)的示意圖；(c)經(jīng)飛秒激光輻照后，硅酸鹽玻璃內(nèi)部折射率分布變化，插圖為輻照區(qū)域的光學(xué)顯微鏡圖像[39]Fig.1-4(a)Iondistributionandrelativeconcentrationprofilearoundthefocalpointafterfemtosecondlaserirradiationin67SiO2-7CaO-9K2O-9Na2O-4ZnOglass;(b)Schematicofthetendencyoffemtosecondlaserinducedionmigrationinsideasilicateglass;(c)Refractiveindexprofilechangeproducedbyfocusedfemtosecondlaserpulsesinsideasilicateglass;Theinsetshowsanopticalmicroscopeimagesofthemodifiedregionbyultrafastlaserirradiation[39]1.3固體中熱致離子遷移的研究手段熱致組分離子遷移現(xiàn)象廣泛存在于離子導(dǎo)體材料、電化學(xué)器件和光功能材料/器件中，研究者一直致力于洞悉這種離子傳輸過(guò)程及其缺陷形成機(jī)制。目前對(duì)于此類(lèi)離子導(dǎo)體材料的研究中，傳統(tǒng)表征氧空位形成、離子遷移的手段主要有交流阻抗譜[45-47]、內(nèi)耗譜[48]、中子衍射[49,50]、以及DFT計(jì)算輔助[51,52]等。交流阻抗法(ACimpedancemethod)，又稱(chēng)電化學(xué)阻抗譜，其通過(guò)給電化學(xué)系統(tǒng)施加一個(gè)小振幅的交流正弦電勢(shì)波，測(cè)試系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的跟隨情況[45-47]。在測(cè)試過(guò)程中保


本文編號(hào)：3241759