中科院新疆理化所在光-电多功能耦合陶瓷方面取得进展
2023-02-07
中科院新疆理化所4930核心提示： 随着电子器件的小型化和集成化，单一功能的材料不再能满足电子设备的小型化和一体化的发展趋势。新型固溶体材料由于其独特的结构特性在材料的多功能化方面显示出巨大的潜力。尤其是Ca-Ln-Nb-M-O(Ln为镧系元素，M=Mo或W)基材料，可根据成分设计为单相固溶体，其固溶结构有着很高的结构容忍度和优异的高温稳定性，同时该固溶结构也使得元素分布更加均匀。然而，目前对Ca-Ln-Nb-M-O
随着电子器件的小型化和集成化，单一功能的材料不再能满足电子设备的小型化和一体化的发展趋势。新型固溶体材料由于其独特的结构特性在材料的多功能化方面显示出巨大的潜力。尤其是Ca-Ln-Nb-M-O(Ln为镧系元素，M=Mo或W)基材料，可根据成分设计为单相固溶体，其固溶结构有着很高的结构容忍度和优异的高温稳定性，同时该固溶结构也使得元素分布更加均匀。然而，目前对Ca-Ln-Nb-M-O基材料研究的仅集中在单一的电性能或发光特性上，阻碍了其在多功能器件领域的应用。
为了解决这一问题，新疆理化所敏感材料与器件团队设计出了一种集光致发光与热敏特性于一体的多功能耦合陶瓷。通过调制Ca-Eu-Nb-Mo-O固溶成分比例被证明能够改变白钨矿基固溶体的晶体结构、进而引起电输运性质以及光致发光性能的变化。结果表明，通过固溶体成分的比例进行结构调制，不仅可以有效降低电阻率来调节电性能、拓宽应用温区；而且由于Eu3+的引入，还可以引入发光特性，所有的陶瓷都表现出强烈的红色光致发光。该陶瓷材料表现出的光致发光和半导体特性为光-电多功能耦合陶瓷提供了新的设计思路，有望在近紫外发光二极管和高温热敏电阻领域应用。
相关研究成果发表在《美国陶瓷学会会志》(J. Am. Ceram. Soc.)上，中科院新疆理化技术研究所为第一完成单位，硕士研究生孙皓为第一作者，新疆理化技术研究所张博研究员和长春应用化学研究所张粟研究员为通讯作者。该研究工作得到中科院西部之光、中科院青促会等项目的资助。
图 Ca-Eu-Nb-Mo-O固溶体陶瓷的光致发光及电性
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