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K_xNa_(1–x)NbO_3:Pr~(3+)铁电体的光致发光和应力发光性能

梁爱华  王旭升  李国荣  郑嘹赢  江向平  胡锐  
【摘要】: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K_xNa_(1–x)NbO_3∶0.5%Pr~(~(3+))(K_xNNOP)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K_xNNOP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Pr~(3+)电子3P1→3H5和3P0→3H5能级跃迁引起的发射峰,这归因于Pr~(3+)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, K_xNNOP (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K_xNNOP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K_xNNOP中可能的应力发光机理.

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