[發(fā)明專利]一種Er3+、Yb3+共摻LiBiO3改性的KNN基上轉(zhuǎn)換透明陶瓷的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310567380.2
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103613383A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 李坤;耿志明;施瑕玉;楊青松
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于光電材料技術(shù)領域，具體涉及一種Er³⁺、Yb³⁺共摻的KNN(K_0.5Na_0.5NbO₃)基透明上轉(zhuǎn)換陶瓷材料的制備方法。

背景技術(shù)

鈮酸鉀鈉(KNN)陶瓷具有很好的鐵電、壓電和熱釋電性能，而且容易制備。然而，由于晶粒界面、氣孔等對光的散射，該陶瓷一般不透明，無法用于光學領域。近幾年，M.Kosec,V.Bobnar^[1]等報道了KNN–SrTiO₃固溶體可以燒結(jié)為透明陶瓷，并且具有引起人們注意的光電特性。研究表明高致密性和均一分布的細晶粒是影響陶瓷透明性的重要因素。李坤，施東良等在鈮酸鉀鈉(KNN)陶瓷中摻雜鋰和鉍的氧化物作為晶粒生長抑制劑，用常壓燒結(jié)工藝制備了鈮酸鉀鈉透明陶瓷(K_0.48-0.5xNa_0.52-0.5xLi_xNb_1-xBi_xO₃，x=0.04～0.15)材料^[2]。

一些非傳統(tǒng)的燒結(jié)方法比如熱壓燒結(jié)(HP)、熱等靜壓燒結(jié)(HIP)、微波燒結(jié)和等離子燒結(jié)可以成功的運用于KNN基陶瓷的制備。和傳統(tǒng)方法比較這些燒結(jié)方法可以提高陶瓷制品的致密度以及電學性能。這些方法還可以減少燒結(jié)過程中元素的揮發(fā)比如鉀和鈉，因為燒結(jié)溫度更低。Li?K,Li?FL等通過Bi⁵⁺或Li⁺、Bi⁵⁺改性以及熱壓燒結(jié)等方法制備出了新的無鉛光電陶瓷K_0.45Na_0.52Nb_0.925Bi_0.075O₃和(K_0.5Na_0.5)_0.95Li_0.05Nb_0.95Bi_0.05O₃^[3-4]。這兩種陶瓷都具有高度致密的結(jié)構(gòu)，并且晶粒很細，可通過可見光。

上轉(zhuǎn)換材料可分為單摻和雙摻兩種。單摻材料利用稀土離子f-f禁戒躍遷，效率不高。雙摻稀土離子則是以高濃度摻入一個敏化離子，其激發(fā)態(tài)高于激活離子激發(fā)亞穩(wěn)態(tài)，因此可將吸收的紅外光子能量傳遞給這些激活離子，發(fā)生雙光子或多光子加和，從而實現(xiàn)上轉(zhuǎn)換過程。K.W.Kwok,Faliang?Li^[5]等利用溶膠凝膠法首次將稀土元素Er³⁺摻雜到透明KNN基陶瓷，得到一種具有良好上轉(zhuǎn)換效應的光電材料。

[1]M．Kosec,V．Bobnar，M．Hrovat，J．Bernard，B．Malic，J．Holc,J．Mater.Res，2004，19：1849–1854．

[2]李坤，施東良，李發(fā)亮等．常壓燒結(jié)制備透明鈮酸鉀鈉陶瓷[J]．功能材料，2010，3(43)：290-293．

[3]Li?K,Li?FL,Wang?Y,Kwok?KW,Chan?HLW.Hot-pressed?K_0.48Na_0.52Nb_1－xBixO₃(x=0.05–0.15)lead-free?ceramics?for?electro-optic?applications.Mater?Chem?Phys，2011，131：320–4．

[4]Kwok?KW,Li?FL,Lin?D.A?novel?lead-free?transparent?ceramic?with?high?electro-optic?coefficient．Funct?Mater?Lett，2011，4：237–40．

[5]Xiao?Wu,K.W.Kwok,Faliang?Li．Upconversion?fluorescence?studies?of?sol–gel-derived?Er-doped?KNN?ceramics．Journal?of?Alloys?and?Compounds，2013，580：88-92．

發(fā)明內(nèi)容