钛酸锶钡微晶玻璃的铈掺杂效应研究

摘要

通过X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱研究了(Ba,Sr)TiO3微晶玻璃的铈掺杂效应。玻璃体系为BaO-SrO-TiO2-Al2O3-SiO2(Ce摩尔分数为0%、1%、2%、3%)。随着Ce摩尔含量增加,Ce在(Ba,Sr)TiO3晶格中的占位从Ce 4+取代Ti 4+位的形式逐渐变成了以Ce 3+进入Ba 2+/Sr2+位的形式,伴随Ce3+和Ce4+离子相对含量的变化。玻璃中添加CeO2增加了网络结构的连通性。在微晶玻璃中,随着Ce摩尔分数的增加(0%到2%),禁带宽度减小,电子跃迁所需能量降低,价带电子易从价带跃迁至导带,电导率增加;相反地,Ce摩尔分数从2%增加到3%时,禁带宽度增加,电导率下降。拉曼光谱结果证实了铈离子(Ce3+和Ce4+)在(Ba,Sr)TiO3晶格中的取代,并发现铈掺杂改变了该晶相的四方性。