熒光可控的光致變色鐵電材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及電子材料與器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種熒光可控的光致變色鐵電材料及其制備方法，該鐵電材料具有光致變色功能，能有效調(diào)控?zé)晒馓匦?，可用于信息顯示器件、光存儲(chǔ)、以及光反轉(zhuǎn)器件中。
【背景技術(shù)】
[0002]無機(jī)光致變色材料近年來受到了人們廣泛的關(guān)注，這些材料在信息顯示器件、高靈敏度光存儲(chǔ)材料及變色玻璃方面顯示出巨大的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的有機(jī)光致變色材料相比，具有非常好的溫度穩(wěn)定性、耐疲勞特性和易于成型等優(yōu)點(diǎn)。目前探究的無機(jī)光致變色材料主要集中于過渡金屬氧化物、多金屬氧酸鹽、堿金屬鹵化物、以及復(fù)合礦物質(zhì)等，尤其在過渡金屬氧化物中，研究的體系比較多的是MoO3、WO3、T12、V2O5、胸05和混合氧化物體系。
[0003]隨著電子元器件的小型化、集成化、智能化、多功能化的發(fā)展，僅僅具有單一功能的光致變色材料難以滿足器件的應(yīng)用需求，為此發(fā)展多功能的光致變色材料已經(jīng)成為各國學(xué)者競相探索和研究的重要領(lǐng)域。通過近年來的研究表明，具有多種功能的光致變色材料具有非常優(yōu)越的特性，如添加具有熒光效應(yīng)的稀土離子能夠解決光存儲(chǔ)的破壞性讀出問題。壓電、鐵電材料作為典型的多場耦合材料(機(jī)電、磁電、電光等)盡管已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種智能結(jié)構(gòu)及傳感器和驅(qū)動(dòng)器等器件中，然而，元器件微小型化的發(fā)展趨勢使得集兩種或兩種以上功能特性于一身的多功能材料研究與日劇增。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0005]研究發(fā)現(xiàn)，具有鉍層狀結(jié)構(gòu)的鈮酸鉍鈉材料(Bi2.5NaQ.5Nb209)，能夠通過稀土離子(Sm3+)的加入有效調(diào)控其熒光特性，在光存儲(chǔ)、光反轉(zhuǎn)器件中有著廣泛的應(yīng)用前景和研究意義。基于此，本發(fā)明的提出了一種熒光可控的光致變色鐵電材料，該材料具有光致變色、光致發(fā)光和鐵電特性等多種功能特性。
[0006]本發(fā)明還提出一種熒光可控的光致變色鐵電材料的制備方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光可控的光致變色鐵電材料，所述熒光可控的光致變色鐵電材料的化學(xué)通式為(Bitx5Natx5)1-XSmxBi2Nb2O9,其中，X的取值范圍:0<x ^ 0.15。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，所述熒光可控的光致變色鐵電材料的激發(fā)主波長在400nm?500nm的藍(lán)光波段，激發(fā)主峰在406nm;所述焚光可控的光致變色鐵電材料的發(fā)射主峰波長在597nm;在可見光輻照下，所述熒光可控的光致變色鐵電材料由原來的綠色轉(zhuǎn)變成深灰色，在100°C?200°C熱處理Imin?20min條件下，所述熒光可控的光致變色鐵電材料的顏色發(fā)生可逆轉(zhuǎn)變;所述熒光可控的光致變色鐵電材料的熒光強(qiáng)度隨可見光輻照時(shí)間的增加，發(fā)光強(qiáng)度逐漸減弱，最大調(diào)控程度達(dá)到68 %。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光可控的光致變色鐵電材料的制備方法，通過固相反應(yīng)法制備所述熒光可控的光致變色鐵電材料，包括以下步驟:步驟S1:選取原料為:NaCO3、Bi203、Nb2O5和Sm2O3 ；步驟S2:按照所述化學(xué)成分通式的摩爾比分別稱取NaCO3、Bi203、Nb205和Sm2O3 ；步驟S3:將步驟S2中稱取的NaC03、Bi203、Nb205和Sm2O3置于瑪瑙研缽中，加入無水乙醇，無水乙醇與球磨料的體積比為1.2?1.5，研磨3?4小時(shí)，出料干燥后得到混合粉料;步驟S4:步驟S3得到的混合粉料在800°C?900°C保溫4小時(shí)，研磨后得到(BitL5NatL5)1-XSmxBi2Nb2O9粉體;步驟S5:將步驟S4得到的粉體采用8 %?10 %的聚乙烯醇PVA作為粘結(jié)劑進(jìn)行造粒，在1MPa?10MPa壓力下，通過成型模具壓制成所需尺寸大小的陶瓷生坯片；步驟S6:步驟S5中制得的陶瓷生坯片經(jīng)過550°C?600°C的排粘處理后，在1100°C?1150°C下保溫2?10小時(shí)，即可得到所述熒光可控的光致變色鐵電材料。
[0010]有利地，對(duì)步驟S3得到的混合粉料，按照步驟S3的研磨條件再研磨多次。
[0011 ] 有利地，對(duì)步驟S4得到的(B1.5Na0.J1-XSmxBi2Nb2O9粉體，按照步驟S3的研磨條件研磨多次。
[0012]有利地，步驟S4中，預(yù)燒溫度曲線為:從30°C升溫至500°C，在500°C下保溫2h;再升溫至800°C?900°C，在800°C?900°C下保溫4h;然后隨爐冷卻至室溫。
【附圖說明】
[0013]圖1是(B1.sNa0.5) i—xSmxBi2Nb209材料樣品的顯微結(jié)構(gòu)圖片。
[0014]圖2是(Bitx5Natx5)1-xSmxBi2Nb209材料在太陽光輻照前后的圖片。
[0015]圖3是(Bi(X5NatX5)1-XSmxBi2Nb2O9材料在太陽光輻照前后的發(fā)射光譜譜圖的變化。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0017]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光可控的光致變色鐵電材料，是一種具有鉍層狀結(jié)構(gòu)的材料，在鉍層狀結(jié)構(gòu)基質(zhì)中引入稀土元素所獲得。其中所引入的稀土元素為Sm3+，通過調(diào)控鈣鈦礦結(jié)構(gòu)ABO3中A位的化學(xué)計(jì)量比來獲得強(qiáng)發(fā)光特性。所述熒光可控的光致變色鐵電材料的化學(xué)通式為(B1.SNa(L5)1-XSmxBi2Nb2O9,其中，X的取值范圍:0<x < 0.15。其所選取原料為:NaCO3 'Bi2O3 'Nb2O5 和 Sm2O3。
[0018]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光可控的光致變色鐵電材料，具有鉍層狀結(jié)構(gòu)的鈮酸鉍鈉材料(Bi2.5Na0.5Nb209)，能夠通過稀土離子(Sm3+)的加入有效調(diào)控其熒光特性，在光存儲(chǔ)、光反轉(zhuǎn)器件中有著廣泛的應(yīng)用前景和研究意義。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光可控的光致變色鐵電材料，具有光致變色、光致發(fā)光和熒光可調(diào)等多種功能特性，主要特點(diǎn)如下:
[0020](I)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光可控的光致變色鐵電材料，其激發(fā)主波長在400nm-500nm的藍(lán)光波段，激發(fā)主峰在406nm，與目前已成熟的InGaN藍(lán)色LED芯片發(fā)光光譜充分匹配；
[0021](2)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光可控的光致變色鐵電材料，其發(fā)射主峰波長位于597nm，呈現(xiàn)強(qiáng)的紅光發(fā)射特性；
[0022](3)在可見光輻照下(尤其在主波長在400nm-500nm的藍(lán)光波段)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光可控的光致變色鐵電材料由原來的綠色轉(zhuǎn)變成深灰色，在100°c?200°C熱處理Imin?20min條件下，材料的顏色可以發(fā)生可逆轉(zhuǎn)變；
[0023](4)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光可控的光致變色鐵電材料的熒光強(qiáng)度隨可見光輻照時(shí)間的增加，發(fā)光強(qiáng)度逐漸減弱，最大調(diào)控程度達(dá)到68%。
[0024]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熒光可控的光致變色鐵電材料的制備方法，通過固相反應(yīng)法制備所述熒光可控的光致變色鐵電材料，包括以下步驟:
[0025]步驟SI:選取原料為:NaCO3、Bi203、Nb205和Sm2O3。
[0026]步驟S2:按照所述化學(xué)成分通式的摩爾比分別稱取NaC03、Bi203、Nb205和Sm203。
[0027]步驟S3:將步驟S2中稱取的Na⑶3、Bi203、Nb205和Sm2O3置于瑪瑙研缽中，加入無水乙醇，無水乙醇與球磨料的體積比為1.2?1.5，研磨3?4小時(shí)，出料干燥后得到混合粉料。
[0028]有利地，對(duì)步驟S3得到的混合粉料，按照步驟S3的研磨條件再研磨多次。
[0029]步驟S4:步驟S3得到的混合粉料在800°C?900°C保溫4小時(shí)，研磨后得到(B1.sNa0.5) ?-xSmxBi2Nb209粉體。
[0030]有利地，對(duì)步驟S4得到的(B1.5Na0.J1-XSmxBi2Nb2O9粉體，按照步驟S3的研磨條件研磨多次。
[0031]有利地，步驟S4中，預(yù)燒溫度曲線為:從30°C升溫至500°C，在500°C下保溫2h;再升溫至800°C?900°C，在800°C?900°C下保溫4h;然后隨爐冷卻至室溫。
[0032]步驟S5:將步驟S4得到的粉體采用8 %?10 %的聚乙烯醇PVA作為粘