PMN-PT基铁电陶瓷的制备及其电学与发光性能研究

发布时间：2020-06-03 05:30

【摘要】：弛豫铁电体(1-x)Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xPbTiO_3(简称PMN-PT)具有优异的铁电、压电和电光性能。PMN-PT基透明铁电陶瓷非常适合开发电光开关等器件,在光通信领域应用前景诱人。同时,稀土掺杂的PMN-PT基透明铁电陶瓷是理想的光致发光材料,不仅在光学传感器、3D显示等方面应用前景广阔,还可用于研发电控光致发光器件和多功能光学器件。我们用铌铁矿前驱体法合成PMN-PT粉体,先氧气氛烧结再热压烧结,烧成了La掺杂的0.88PMN-0.12PT透明电光陶瓷和Er掺杂的0.67PMN-0.33PT铁电发光陶瓷。本论文先介绍PMN-PT基透明陶瓷的制备工艺,接着讨论预烧温度和稀土离子La、Er掺杂量等条件对透明铁电陶瓷电学、光学和光致发光等性能的影响。主要的结果和结论如下:1.烧成了四种La掺杂量(La=0.5、1.0、1.5、2.0 mol%)的0.88PMN-0.12PT透明陶瓷。陶瓷均属纯净的钙钛矿相,其中晶粒堆积高度致密,断面以穿晶断裂为主。陶瓷都高度透明,其中La含量1 mol%的透明陶瓷在632 nm波段透光率为65%,在近红外光区高达70%,接近其透光率理论极限值。随着La掺杂量增加,0.88PMN-0.12PT透明铁电陶瓷的剩余极化值和矫顽场均下降,电滞回线变得更细瘦倾斜,陶瓷的介电温谱逐渐宽化,表明陶瓷的弛豫特性单调增强。2.在其它制备工艺条件不变的情况下,对比了烧结温度分别为1220℃、1230℃、1240℃和1250℃时烧成的0.88PMN-0.12PT透明铁电陶瓷的微观结构与性能表现差异。结果表明,随着预烧温度上升,陶瓷的晶粒尺寸增大,穿晶断裂更多见。预烧温度为1250℃时0.88PMN-0.12PT陶瓷的透光率最高。预烧温度对陶瓷的电滞回线形状和介电常数无显著影响。3.制备了Er掺杂量不等(Er=0、0.5、1.0、1.5 mol%)的0.67PMN-0.33PT铁电陶瓷。陶瓷均属单一的钙钛矿相,高度致密。Er掺杂量为1.5 mol%时,陶瓷的电滞回线矩形度最好,剩余极化值和矫顽场最大,其压电系数d_(33)高达700 pC/N。掺Er的0.67PMN-0.33PT陶瓷不仅呈现下转换发光,而且激发波长在980 nm时观察到上转换发光。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.1

【参考文献】