项目名称: 发光材料在逆压电效应引起的双轴应变作用下的光子发射及其光谱特性

项目编号: No.11474241

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 郝建华

作者单位: 香港理工大学深圳研究院

项目金额: 105万元

中文摘要: 目前压力对发光和光谱特性影响的研究主要是采用施加单轴和非集成化的静压力等传统手段。这些方法对研究具体的物理过程和发现新现象都存在局限性,也妨碍了对于应变-光学集成器件的探索。另一方面,已广泛应用于电子技术的压电及其逆效应,却极少用于发光研究。本申请旨在探索发光与压电应用两领域的交叉,在逆压电效应引起的应力条件下,研究材料的发光和光谱性质。我们将设计和制备包括稀土或过渡金属掺杂化合物等体系的发光材料与压电晶体的复合结构。压电晶体产生的双轴均匀的应变,为我们提供了以可控动态方式实现光子发射,以及对拉曼和光致发光光谱进行精确调制的机会。我们将系统研究应变强度和动态频率对材料结构、物理过程和相关光学特性的影响。通过理论建模计算,加深对实验现象的认识。本研究将提供发光学基础研究的新方法和平台,观测到在无应力或常规应力方式下尚未发现的新现象,这对开辟多功能集成化器件和压电光电子学的发展也有重要意义。

中文关键词: 发光材料;铁电压电;稀土发光材料;纳米发光材料;压电光电子学

英文摘要: Luminescence and optical spectra of the phosphors may be affected by the pressure. Currently, such studies are limited to the employment of traditional approaches such as hydrostatic pressure with uniaxial and non-integrated strain, restricting our understanding of the detailed physical process and observation of novel phenomena. Moreover, an exploration of the related strain-optics integrated devices is hindered. On the other hand, piezoelectric and converse piezoelectric effects widely used in electronic engineering have seldom been applied to luminescent research. This project aims at unlocking a realm in the areas of luminescence and piezoelectric application, and therefore investigating luminescence and optical spectra under strain induced by converse piezoelectric effect. We will design and prepare hybrid systems by combing various phosphors such as rare-earth or transition metal ions doped compounds with piezoelectric crystal. Because of biaxial and uniform strain on the studied optical materials by piezoelectric crystal, it provides us an opportunity to realize photon emission using controllable and dynamic way, and also precisely tune Raman and photoluminescence spectra. Effects of strain strength and dynamical frequency on the material's structure, physical process, and related optical characteristics will be systemically studied. The observed phenomena will be understood deeply through theoretical calculation and modelling. Hence, this project will provide a novel research method and platform for fundamental study of luminescence, leading to the observation of new phenomena compared to the unstrained or conventional pressure conditions. Furthermore, the study is of significance to the development of multifunctional integrated devices and piezo-phototronics field.

英文关键词: luminescent materials;ferroelectric and piezoelectric;rare-earth doped phosphor;nanophosphor;piezo-phototronics

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