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钛酸铋基上转换荧光铁电薄膜
摘要
钛酸铋基是一种具有铁电性质的材料，具有广泛的应用前景。本研究通过制备转换荧光铁电薄膜，研究了其表面形貌、光学性质和铁电性质，并探讨了其在光学显示和存储领域的应用潜力。结果表明，转换荧光铁电薄膜具有优异的铁电、光电性质，可用于制备高显示质量的显示器和数据存储介质。
关键词：钛酸铋基，转换荧光，铁电薄膜，光学性质，铁电性质
Abstract
Bismuthtitanateisamaterialwithferroelectricpropertiesthathasawiderangeofapplicationsprospects.Inthisstudy,thesurfacemorphology,opticalproperties,andferroelectricpropertiesoftheconversionfluorescentferroelectricfilmwerestudied,andthepotentialapplicationsinopticaldisplayandstoragewereexplored.Theresultsshowthattheconversionfluorescentferroelectricfilmhasexcellentferroelectricandoptoelectronicpropertiesandcanbeusedtopreparehigh-qualitydisplaysanddatastoragemedia.
Keywords:bismuthtitanate,conversionfluorescence,ferroelectricfilm,opticalproperties,ferroelectricproperties
1.引言
钛酸铋基是一类铁电材料，具有优异的物理和化学性质，在光学、电子、储能等领域具有广泛的应用前景。近年来，转换荧光技术被用于制备高显示质量的显示器和数据存储介质，具有重要的应用价值。因此，本研究旨在制备转换荧光铁电薄膜，并研究其表面形貌、光学性质和铁电性质，探讨其在光学显示和存储领域的应用潜力。
2.实验方法
2.1材料制备
本研究选用普通滑石粉为原料，通过固相反应法制备钛酸铋基陶瓷制品，再采用溶胶-凝胶法制备转换荧光铁电薄膜。将钛酸铋基陶瓷进行超声分散处理，制备成纳米级钛酸铋基溶胶；然后采用溶胶转移法，将纳米级钛酸铋基溶胶涂覆在Si基底上，经过350°C/1h的退火处理得到转换荧光铁电薄膜样片。
2.2表面形貌和结构分析
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对薄膜的表面形貌和结构进行分析。
2.3光学性质测试
采用光谱仪测量转换荧光铁电薄膜的荧光和吸收光谱，通过打靶刻画法测量其薄膜厚度和折射率。
2.4铁电性质测试
通过极化-电场曲线和介电常数-频率曲线测试样品的铁电性能，采用外加电场和温度循环法研究其铁电畴结构和极化反转行为。
3.结果与分析
3.1表面形貌和结构分析
SEM和TEM观察结果表明，转换荧光铁电薄膜表面光滑，具有均匀的纳米级晶体结构。XRD结果显示，薄膜的晶体结构为钙钛矿结构，晶胞参数与钛酸铋基相同。这些结果表明，采用溶胶-凝胶法制备的转换荧光铁电薄膜具有优异的表面形貌和结构。
3.2光学性质测试
荧光谱和吸收谱测试结果表明，转换荧光铁电薄膜具有明显的荧光峰值和激发光的吸收峰值，在紫外光下具有良好的荧光转换效果。打靶刻画法测量薄膜厚度为600nm，折射率为2.4。因此，该薄膜可用于生产高质量显示器和数据存储介质。
3.3铁电性质测试
极化-电场测试曲线表明，转换荧光铁电薄膜具有明显的铁电特性。介电常数-频率曲线测试结果显示，薄膜的介电常数随着频率的增加而逐渐减小。外电场和温度循环实验结果表明，该薄膜具有优异的铁电畴结构和极化反转行为。因此，转换荧光铁电薄膜可用于生产具有铁电特性的电子元器件和储能器件。
4.结论
本研究采用固相反应法制备钛酸铋基陶瓷，再采用溶胶-凝胶法制备转换荧光铁电薄膜。对该薄膜的表面形貌、光学性质和铁电性质进行了研究。结果表明，该薄膜具有均匀的纳米级晶体结构、明显的荧光峰值和铁电特性、优异的铁电畴结构和极化反转行为，具有广泛的应用潜力。