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隨著電子器件的小型化和集成化，單一功能的材料不再能滿(mǎn)足電子設(shè)備的小型化和一體化的發(fā)展趨勢(shì)。新型固溶體材料由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性在材料的多功能化方面顯示出巨大的潛力。尤其是Ca-Ln-Nb-M-O(Ln為鑭系元素，M=Mo或W)基材料，可根據(jù)成分設(shè)計(jì)為單相固溶體，其固溶結(jié)構(gòu)有著很高的結(jié)構(gòu)容忍度和優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，同時(shí)該固溶結(jié)構(gòu)也使得元素分布更加均勻。然而，目前對(duì)Ca-Ln-Nb-M-O基材料研究的僅集中在單一的電性能或發(fā)光特性上，阻礙了其在多功能器件領(lǐng)域的應(yīng)用。
為了解決這一問(wèn)題，新疆理化所敏感材料與器件團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了一種集光致發(fā)光與熱敏特性于一體的多功能耦合陶瓷。通過(guò)調(diào)制Ca-Eu-Nb-Mo-O固溶成分比例被證明能夠改變白鎢礦基固溶體的晶體結(jié)構(gòu)、進(jìn)而引起電輸運(yùn)性質(zhì)以及光致發(fā)光性能的變化。結(jié)果表明，通過(guò)固溶體成分的比例進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)制，不僅可以有效降低電阻率來(lái)調(diào)節(jié)電性能、拓寬應(yīng)用溫區(qū)；而且由于Eu3+的引入，還可以引入發(fā)光特性，所有的陶瓷都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的紅色光致發(fā)光。該陶瓷材料表現(xiàn)出的光致發(fā)光和半導(dǎo)體特性為光-電多功能耦合陶瓷提供了新的設(shè)計(jì)思路，有望在近紫外發(fā)光二極管和高溫?zé)崦綦娮桀I(lǐng)域應(yīng)用。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國(guó)陶瓷學(xué)會(huì)會(huì)志》(J. Am. Ceram. Soc.)上，中科院新疆理化技術(shù)研究所為第一完成單位，碩士研究生孫皓為第一作者，新疆理化技術(shù)研究所張博研究員和長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所張粟研究員為通訊作者。該研究工作得到中科院西部之光、中科院青促會(huì)等項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jace.18909
圖 Ca-Eu-Nb-Mo-O固溶體陶瓷的光致發(fā)光及電性
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