Pr3+掺杂KxNa1-xNbO3（KxNa1-xNbO3:Pr3+）陶瓷粉末

铌酸钾钠（KNN）基陶瓷被认为是有望替代传统铅基压电材料的一种无铅压电材料。在KNN陶瓷中，通过改变Na+/K+比，NaNbO3和KNbO3可以形成无限固溶体KxNa1-xNbO3。其压电性能显着取决于Na+/K+比，当x = 0.5时具有高压电响应和高居里温度。

稀土掺杂的KNN铁电材料基于其光致变色特性（PC）显示出**的可逆的光致变色特性而备受关注。由于高温烧结条件下K+和Na+离子的大量挥发，Er3+掺杂的KxNa1-xNbO3陶瓷基于其光致变色行为可以实现**的上转换发光可逆调制。除此之外，人们还巧妙地利用了铌酸盐和Pr3+离子独特的缺陷能级，在Pr3+掺杂的NaNbO3中发现出了良好的热释光和应力发光现象。然而，在NaNbO3中却没有观察到明显的光致变色能力。因此，如果能够在同一种材料中实现这些多功能的光学特性，将**拓宽了稀土掺杂铁电材料的应用，在传统的压电器件之外的光电存储、光电开关等领域都具有发展潜力。

通过解析K0.5Na0.5NbO3中的光致变色特性以及NaNbO3：Pr3+中的热释光特性，然后采用传统固相法烧结制备了一系列Pr3+掺杂KxNa1-xNbO3（KxNa1-xNbO3:Pr3+）陶瓷。该团队首次在同一种材料（KxNa1-xNbO3:Pr3+）中实现了光致发光、光致变色、热释光和发光可逆调制的多功能光学特性。另一方面，考虑到K+/Na+在高温烧结过程中极易挥发，不同的K+/Na+比对KNN陶瓷的压电性能和化学成分稳定性的影响**重要。因此，还进一步研究了K+/Na+比对KxNa1-xNbO3: Pr3+陶瓷光学性能的影响。

相比于KxNa1-xNbO3:Pr3+，NaNbO3陶瓷中没有明显的光致变色效应，因此作者提出，光致变色效应是由K+引起的，而不是RE3+和Na+。K+、Na+的蒸发会形成相应的钾/钠空位，于此同时，为了保持电荷的平衡也会产生相应的氧空位。光照条件下，氧空位和钾空位就会分别捕获光生电子和空穴，形成色心，并且在热刺激的条件下重新释放。另外，发射带和吸收带的重叠，为光致发光中心能量转移到色心创造了条件，从而实现光致发光调制。热释光的产生，则是由于365 nm光照射时，基质吸收光子能量，转移到Pr3+，转变为Pr-O-Nb IVCT，IVCT的电子被Pr'Na/K缺陷捕获，在热刺激下通过两种**通道弛豫，产生红光发射。

总而言之，KxNa1-xNbO3:Pr3+陶瓷的光致变色、光致发光以及热释光等多功能光学特性与K+含量紧密相关

小编zhn2021.08.04