Er3+掺杂Bi3Ti0.98Ta0.02Nb0.98W0.02O9铁电陶瓷的上转换发光性能研究

《Er3+掺杂Bi3Ti0.98Ta0.02Nb0.98W0.02O9铁电陶瓷的上转换发光性能研究》是一篇探讨新型铁电材料在光学领域应用潜力的研究论文。该研究聚焦于通过掺杂Er3+离子，改善Bi3Ti0.98Ta0.02Nb0.98W0.02O9铁电陶瓷的上转换发光性能，为开发新型多功能光电材料提供了理论依据和实验支持。

论文首先介绍了Bi3Ti0.98Ta0.02Nb0.98W0.02O9铁电陶瓷的基本结构与特性。这种材料属于钙钛矿型铁电陶瓷，具有良好的介电性能、压电性能以及热稳定性。然而，其在光学领域的应用受到限制，主要由于缺乏有效的发光特性。因此，研究者希望通过掺杂稀土元素Er3+，引入新的能级结构，从而实现材料的上转换发光。

Er3+是一种常见的稀土离子，具有丰富的能级结构，能够吸收低能量的近红外光并发射出可见光。这种特性使其成为上转换发光材料的重要组成部分。在本研究中，Er3+被成功掺杂到Bi3Ti0.98Ta0.02Nb0.98W0.02O9陶瓷中，研究人员通过X射线衍射（XRD）分析了材料的晶体结构，确认了掺杂后的陶瓷仍保持原有的钙钛矿结构，未出现明显的相变或结构破坏。

为了进一步研究Er3+掺杂对材料发光性能的影响，论文采用激光共聚焦显微镜和光致发光光谱仪等设备进行了详细的发光性能测试。实验结果表明，在980 nm激光激发下，掺杂Er3+的Bi3Ti0.98Ta0.02Nb0.98W0.02O9陶瓷表现出明显的上转换发光现象，主要发射波长位于520 nm、550 nm和660 nm附近，分别对应于Er3+的绿光、黄光和红光发射。

此外，论文还探讨了Er3+掺杂浓度对上转换发光强度的影响。研究表明，随着Er3+掺杂量的增加，上转换发光强度先增大后减小，这可能是由于Er3+之间的浓度淬灭效应导致的。最佳掺杂浓度被确定为0.5 mol%，此时材料的发光性能达到最优。

除了发光性能，论文还分析了Er3+掺杂对Bi3Ti0.98Ta0.02Nb0.98W0.02O9陶瓷铁电性能的影响。通过测量材料的极化-电场曲线（P-E曲线），发现掺杂Er3+后，材料的剩余极化强度略有下降，但仍然保持较高的铁电性能。这说明Er3+的掺杂并未显著影响材料的铁电特性，为其在多功能器件中的应用提供了可能。

研究结果表明，Er3+掺杂不仅增强了Bi3Ti0.98Ta0.02Nb0.98W0.02O9陶瓷的上转换发光性能，同时保留了其优良的铁电特性。这一发现为开发兼具铁电和光学功能的新型材料提供了重要参考。未来的研究可以进一步优化掺杂工艺，探索其他稀土离子的协同掺杂效应，以提升材料的整体性能。

综上所述，《Er3+掺杂Bi3Ti0.98Ta0.02Nb0.98W0.02O9铁电陶瓷的上转换发光性能研究》通过系统的实验设计和深入的性能分析，揭示了Er3+掺杂对材料发光性能的增强作用，并验证了其在多功能材料领域的潜在应用价值。该研究不仅丰富了铁电材料的光学性质研究内容，也为相关领域的技术发展提供了新的思路。