弛豫铁电单晶铌铟镁酸铅—钛酸铅的光学性质研究

发布时间：2017-08-21 03:16

  本文关键词：弛豫铁电单晶铌铟镁酸铅—钛酸铅的光学性质研究

  更多相关文章： PIN-PMN-PT 光学能带跃迁 折射率色散 电光效应

【摘要】：随着科学技术的发展,大尺寸的三元系弛豫铁电单晶铌铟镁酸铅-钛酸铅[0.24Pb(In1/2Nb1/2)O3-0.43Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33Pb TiO3,(0.24PIN-0.43PMN-0.33PT)]的制备成功受到了广大压电材料研究者们的关注,其具有优异压电、机电等特性和居里温度高、相变温高、矫顽场大等优点,因此0.24PIN-0.43PMN-0.33PT单晶具有成为新一代的压电材料的巨大潜力。本文系统地研究了准同型相界组分的弛豫铁电单晶0.24PIN-0.43PMN-0.33PT的光学性质,通过偏光显微镜、分光光度计、马赫-曾德干涉系统等实验,研究了材料的畴结构、能带结构和电光系数等物理性质。准同型相界组分的弛豫铁电单晶为多畴结构,晶体中大量畴壁对光的散射作用会导致透射率降低,但是准同型相界组分的0.24PIN-0.43PMN-0.33PT单晶沿自发极化方向[011]c极化以后可以形成稳定且具有较高的光学透过率的准单畴状态,光学透过率可以达到近60%。通过透射光谱图得出0.24PIN-0.43PMN-0.33PT单晶的光吸收边,并且求出直接禁带宽度Edg。通过实验所测量得出的数据作单晶样品的折射率谱图并拟合出样品的折射率塞尔迈耶尔色散曲线,计算出塞尔迈耶尔方程的重要参数E0/S0。通过将三元体系准同型相界弛豫铁电单晶0.24PIN 0.43PMN 0.33PT沿其自发极化方向[011]c极化成准单畴态进而研究了该单晶的电光性能。采用改进的马赫-曾德干涉系统,对单晶的电光系数张量γ13、γ23和γ33进行测量及分析。根据实验及计算结果,排除压电效应引起晶体在通光方向的伸缩导致的形变,得到电光系数张量γ13、γ23、γ33分别为 21.8 pm/V、64.7 pm/V、85.8pm/V。测试结果表明,单晶的电光系数较二元系和传统的电光材料高,既保证了高电光系数又保证了高光学透过率。作为新型电光材料,具有巨大的应用前景。
【关键词】：PIN-PMN-PT 光学能带跃迁 折射率色散 电光效应
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O73
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 铁电体的特性10-13
• 1.2.1 铁电体的电滞回线10-11
• 1.2.2 铁电体的相变特征及准同型相界11-12
• 1.2.3 铁电材料的畴结构12-13
• 1.3 铅基弛豫型铁电晶体研究进展13-17
• 1.3.1 钙钛矿结构Relaxor-PT型铁电单晶13-14
• 1.3.2 弛豫铁电单晶的发展14-16
• 1.3.3 弛豫铁电单晶的光学研究16-17
• 1.4 课题研究的目的和意义17-18
• 1.5 论文的主要研究内容18-19
• 第2章 准同型相界PIN-PMN-PT晶体光学透过性能19-27
• 2.1 铁电单晶BaTiO_3晶体的畴结构与光透过率19-21
• 2.1.1 铁电单晶BaTiO_3的顺电相与铁电相19-20
• 2.1.2 铁电单晶BaTiO_3的光透过率20-21
• 2.2 单斜相的PIN-PMN-PT晶体畴结构与光学透过性21-26
• 2.2.1 准同型相界PIN-PMN-PT晶体的单斜相结构21-22
• 2.2.2 准同型相界PIN-PMN-PT单晶样品制备22-23
• 2.2.3 沿[011]_c方向极化的 0.24PIN-0.43PMN-0.33PT单晶偏光显微23-25
• 2.2.4 沿[011]_c方向极化的 0.24PIN-0.43PMN-0.33PT单晶的光透过率25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 准同型相界PIN-PMN-PT晶体能带结构和折射率研究27-37
• 3.1 单晶的光学禁带宽度27-29
• 3.2 单晶不同温度下相结构与禁带宽度29-32
• 3.2.1 单晶不同温度的禁带宽度29-31
• 3.2.2 单晶不同相与禁带宽度关系31-32
• 3.3 0.24PIN-0.43PMN-0.33PT晶体的折射率色散32-36
• 3.3.1 消光系数和折射率32-33
• 3.3.2 晶体折射率的Sellmeier色散方程及参数33-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 准同型相界PIN-PMN-PT晶体线性电光性能研究37-51
• 4.1 电光系数矩阵37-40
• 4.1.1 单斜相mm2对称单晶的线性电光系数38-40
• 4.2 实验的相关参数40-44
• 4.2.1 寻常光和非寻常光折射率的测量计算40-43
• 4.2.2 横向压电应变系数d_(31)的测量43-44
• 4.3 单晶0.24PIN-0.43PMN-0.33PT的线性电光系数44-50
• 4.3.1 马赫-曾德干涉系统44-47
• 4.3.2 弛豫铁电晶体 0.24PIN-0.43PMN-0.33PT的电光系数47-49
• 4.3.3 实验数据分析整理总结49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-60
• 硕士学位期间发表的论文60-61
• 致谢61

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