K_xNa_1–xNbO₃:Pr³⁺铁电体的光致发光和应力发光性能

作者：梁爱华; 王旭升; 李国荣; 郑嘹赢; 江向平; 胡锐

来源：Acta Physica Sinica, 2022, 71(16): 386-396.

DOI：10.7498/aps.71.20220501

• 应力发光
• 铁电
• KxNa1–xNbO3:Pr3+
• 缺陷分布
• 光致发光

应力发光材料具有应力-光转换特性,能在机械应力下产生发光,从而在光学信息显示方面具有很高的应用价值.本文通过改变铁电基体KxNa1–xNbO3∶0.5%Pr~(3+)（KxNNOP）的K+/Na+比来调节材料的晶体结构和缺陷分布,系统研究了K+含量对光致发光和应力发光性能的影响.研究结果表明, K+含量的增加使晶体对称性提高,导致KxNNOP样品的光致发光强度降低.值得注意的是,在450 nm的光激发下,在K+含量较高的组分中出现了Pr3+电子3P1→3H5和3P0→3H5能级跃迁引起的发射峰,这归因于Pr3+和Nb5+之间距离的变化导致Pr-O-Nb内价电子电荷转移态（IVCT）的能级位置不同.在压缩应力下, KxNNOP （x=0, 0.01, 0.02, 0.1）组分展现出明亮的红色应力发光,且应力发光强度随K+含量的增加而增大,其中K0.1NNOP组分表现出最高的强度发射.特别的是,其应力发光行为具有可重复性和可恢复性的特征.通过热释光曲线研究了KxNNOP样品中的陷阱能级,揭示了K0.1NNOP中应力发光的增强可能与K+含量变化引起的陷阱密度和陷阱深度的差异有关.基于这些结果,建立了一个模型来阐述KxNNOP中可能的应力发光机理.

• 单位
  江西省先进陶瓷材料重点实验室; 中国科学院大学; 中国科学院上海硅酸盐研究所; 同济大学; 景德镇陶瓷大学