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掺杂Eu2O3的BaO-TiO2-GeO2基玻璃陶瓷的合成:结晶动力学、光学及电学性能

DOI:10.1016/j.jnoncrysol.2018.11.002 期刊:Journal of Non-Crystalline Solids 出版年份:2019 更新时间:2025-09-23 15:23:52
摘要: 已合成以非中心对称铁弹体Ba2TiGe2O8(BTG)晶体为主要晶相的Eu3+掺杂透明玻璃陶瓷(GCs)。通过熔融淬火技术制备摩尔百分组成为30BaO-15TiO2-55GeO2的玻璃基质,再经陶瓷化热处理控制结晶,在该玻璃基质中生成了BTG晶相。通过对比研究若干线性和非线性固态反应模型,确定了具有零核速率与恒定核速率的扩散控制表面结晶过程。非线性结晶动力学研究有助于确定制备含BTG纳米晶透明玻璃陶瓷的实验陶瓷化温度和时间。XRD、FTIR、TEM和FESEM测试证实玻璃基质中分散着20-100 nm尺寸的BTG纳米晶。Eu3+离子周围的局域晶体环境促进了玻璃陶瓷相对于前驱体玻璃的光致发光增强。该玻璃陶瓷表现出高介电常数、低损耗及低耗散因子的特性。
作者: Anirban Chakrabarti,Atiar Rahaman Molla
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研究概述 实验方案 设备清单

通过对比研究线性、非线性和无模型反应动力学来理解掺杂Eu2O3的30BaO-15TiO2-55GeO2(BT1.67G + 0.5Eu)玻璃体系的结晶机制,并分析其微观结构、热学、光学、光致发光及电学性能。

成功合成了掺杂Eu2O3的BT1.67G玻璃陶瓷,并实现了可控晶化。该晶化为扩散控制的表面晶化过程,具有零核化速率和恒定核化速率。所得玻璃陶瓷含有Ba2TiGe2O8纳米晶体(20-100纳米),表现出增强的光致发光性能、高介电常数(5MHz时高达210)、低损耗,并呈现表明铁电畴存在的磁滞回线。本研究为透明玻璃陶瓷提供了优化的热处理条件,其在光电子领域具有潜在应用价值。

该研究仅限于特定的玻璃成分和Eu2O3掺杂水平。由于晶粒尺寸增大和散射效应增强,随着热处理时间延长,微晶玻璃的透明度会降低。磁滞回线显示极化值较小,表明在该纳米复合体系中实现强铁电性能存在挑战。

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