Ferroelectric and Luminescence Modulation in Eu3+-doped Bi4Ti3O12 Thin Films for Information Encoding Applications

FU Jianhai ,  

LI Qiqing ,  

JIA Yuping ,  

LONG Fei ,  

GAN Dechao ,  

WANG Wang ,  

CHEN Haoran ,  

CHANG Yulei ,  

摘要

El óxido ferroeléctrico Bi4Ti3O12 (BIT) tiene una estructura única de perovskita estratificada y excelentes propiedades ferroeléctricas, su estructura cristalina puede distorsionarse bajo la acción de un campo eléctrico externo. Los iones de tierras raras dopados en el BIT atraen gran atención debido a la sensibilidad de la intensidad luminosa a la variación de la simetría cristalina, lo que abre la posibilidad de regular la intensidad luminosa de los iones de tierras raras mediante la aplicación de un campo eléctrico externo. Sin embargo, para obtener simultáneamente excelentes propiedades de luminiscencia y ferroeléctricas se han planteado requisitos más altos en cuanto a los tipos y concentraciones de iones de tierras raras dopados, constituyendo un desafío importante en este campo de investigación. En este estudio, se prepararon películas delgadas ferroeléctricas Bi4Ti3O12 dopadas con Eu3+ a diferentes concentraciones (BIT∶ xEu) mediante el método sol-gel, y se estudiaron sistemáticamente sus propiedades ferroeléctricas y luminiscentes. A bajas concentraciones de dopaje Eu3+ (x ≤ 0,5), las propiedades ferroeléctricas de las películas delgadas se mejoraron considerablemente. A x=0,3, se logró el control dinámico y reversible de la intensidad de la luminiscencia fotoinducida de las películas BIT∶xEu mediante la aplicación de un campo eléctrico externo. Además, controlando la emisión de la luminiscencia fotoinducida, se logró mapear con éxito la señal digital diseñada en la emisión de luz visible, y se codificó la información. Estos descubrimientos ofrecen nuevas perspectivas y soporte técnico para las aplicaciones en el campo del almacenamiento óptico de la información y los dispositivos sinápticos optoelectrónicos.

关键词

Bi4TI3O12;Eu3+ doping;ferroelectricity;sol-gel method;signal encoding

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