研究目的
研究掺杂Ni2+离子的钙钇硼磷酸盐玻璃的发光和介电特性,以应用于光电子领域,包括理解不同NiO浓度对结构、光学和电学特性的影响。
研究成果
掺杂Ni2?的钙钇硼磷酸盐玻璃展现出增强的发光和介电性能,在0.5 mol% NiO浓度下达到最佳表现。该材料因其高发射截面、跃迁概率及共价键合结构,显示出在红光发射激光器等光电子应用中的潜力。未来研究应聚焦于进一步优化组分并在实际器件中进行测试。
研究不足
该研究仅限于镍氧化物(NiO)浓度最高为0.5摩尔%的特定玻璃组分。潜在优化方向包括探索更高NiO浓度、调整其他组分成分,以及研究光电应用中的长期稳定性和实际器件集成。
1:实验设计与方法选择:
采用传统快速熔融淬冷法制备了组成为(30-x)CaO-05Y2O3-10B2O3-55P2O5:xNiO(x=0至0.5 mol%)的玻璃样品。运用差热分析、热释光、光吸收、光致发光、离子电导率和介电色散研究等多种表征技术。
2:5 mol%)的玻璃样品。运用差热分析、热释光、光吸收、光致发光、离子电导率和介电色散研究等多种表征技术。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:使用分析纯CaO、Y2O3、B2O3、P2O5和NiO粉末制备不同NiO浓度(0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol%)的样品。
3:B2OP2O5和NiO粉末制备不同NiO浓度(5 mol%)的样品。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括程控自动温控炉、玛瑙研钵、黄铜模具、马弗炉、奥豪斯电子天平、岛津XRD-7000、日立S-3700N扫描电镜、DTG-60H热重分析仪、热释光读出器(核子系统)、JASCO V-670紫外-可见-近红外分光光度计、爱丁堡仪器FLSP 920系统、超声压电晶体振荡器、LCR表(惠普4263B型)和KEITHLY 6514型静电计。材料为CaO、Y2O3、B2O3、P2O5和NiO粉末。
4:日立S-3700N扫描电镜、DTG-60H热重分析仪、热释光读出器(核子系统)、JASCO V-670紫外-可见-近红外分光光度计、爱丁堡仪器FLSP 920系统、超声压电晶体振荡器、LCR表(惠普4263B型)和KEITHLY 6514型静电计。材料为CaO、Y2OB2OP2O5和NiO粉末。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将粉末混合后在1120-1150°C熔融1小时,倒入黄铜模具,380°C退火并以5°C/分钟速率冷却,光学加工至1cm×1cm×0.2cm尺寸。测量项目包括密度、XRD、SEM、EDS、DTA、热释光、光吸收、光致发光、弹性性能、直流/交流电导率及介电性能。
5:2cm尺寸。测量项目包括密度、XRD、SEM、EDS、DTA、热释光、光吸收、光致发光、弹性性能、直流/交流电导率及介电性能。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用特定公式分析物理性质(如极化子半径、光学碱度)、弹性模量、陷阱深度参数、光学带隙、电子云扩展比、发射截面、跃迁概率及介电参数。未说明具体统计分析方法和软件工具。
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XRD Instrument
XRD-7000
SHIMADZU
Confirming amorphous state of the glasses.
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SEM
S-3700N
Hitachi
Recording SEM images of the samples.
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UV-VIS-NIR Spectrophotometer
V-670
JASCO
Recording optical absorption spectra in wavelength range 300-2200 nm with resolution of 0.1 nm.
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Photoluminescence System
FLSP 920
Edinburgh Instruments
Carrying out excitation, photoluminescence, and lifetime measurements with Xe lamp and flash lamps.
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Digital Balance
Ohaus
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Measuring mass of glasses with precision of 0.1 mg for density estimation.
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DTA Instrument
DTG-60H
Recording differential thermal analysis spectra from 27°C to 1200°C.
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Thermoluminiscence Reader
nucleonix systems
Recording thermoluminiscence from ambient to 300°C with heating rate of 5°C/s.
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Ultrasonic Piezoelectric Crystal Oscillator
Measuring elastic properties such as longitudinal and shear velocities.
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LCR Meter
4263B
Hewlett-Packard
Recording dielectric measurements.
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Electrometer
6514
KEITHLY
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