钛酸铋钠基固溶体准同型相界附近的电致应变及Er 3+ 掺杂调控的上转换发光性能
发布时间：2021-01-16 03:39
压电陶瓷是一类具有广泛应用的功能材料,如传感器、驱动器、滤波器、换能器等,遍及日常生活、生产制造、传输通讯、航空航天等领域。但当今市场使用最多的是铅基压电材料,而铅对人类健康和环境都有非常恶劣的影响。随着人们对这一问题的极大重视,越来越多的学者致力于研究和发展高性能的无铅压电材料以替代传统的铅基陶瓷。钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3,简称BNT)陶瓷因其具备良好的铁电性、高的居里温度被誉为最有希望替代铅基陶瓷的材料体系之一。科研人员发现BNT基材料在准同型相界（MPB）表现出优异的性能。另一方面,随着多功能器件的发展和器件微型化的趋势,具备光-力-电性能相互转化的稀土掺杂压电能陶瓷被人们广泛关注。因此,本论文采用传统的固相反应法制备BNT基陶瓷,通过组元固溶、Er3+掺杂改性,研究其对BNT基陶瓷结构、性能的影响。主要内容如下:1.Ti4+非化学计量比对BNT-BaTiO3固溶体((Bi0.5Na0.5)<...
【文章来源】：中国计量大学浙江省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压电效应原理图
中国计量大学硕士学位论文2向上受力时，晶体表面会产生电荷。由此，人们发现了能够将机械能和电能耦合的压电效应，而具有压电效应的材料称之为压电材料。图1.1压电效应原理图Figure1.1Schematicdiagramofpiezoelectriceffect压电效应包含正压电效应和逆压电效应。如图1.1(a)所示，晶体在受到某个方向的力时，电荷的正负中心不再重合，使得与力方向垂直的两个面上产生符号相反的感应束缚电荷，且电荷密度与所施加的力成正比关系，这种现象被称作正压电效应。反之，如图1.1(b)若将晶体放在某方向的电场中，晶体被极化，电荷中心分离，使得晶体中产生内应力而发生形变，形变量与电场强度成正比，这种现象则被称作逆压电效应。图1.2电介质包含关系图Figure1.2Dielectriccontainsdiagram
中国计量大学硕士学位论文3判断一个材料是否具有压电效应，主要看晶体是否有对称结构。对于有对称中心的晶体，不管如何施加外力，晶体中的正负电荷中心始终处于重合的状态，因此不会产生压电效应。而那些没有对称中心或在某方向上不对称的晶体，在受外力时会导致正负电荷中心不重合，产生压电效应。在这类压电体中，某些晶体的极化状态会随温度的变化而变化，称之为热释电体。在热电体中，又有一种较为特殊的可自发极化的材料——铁电材料。它们的关系可用图1.2表示。1.2.2铁电材料晶体的32种点群中，有10种极性点群，这10种点群对应的晶体具有自发极化的性质。而在这些晶体中，有些特殊的晶体在一定的温度范围内具有自发极化，而且其自发极化方向可以因外电场方向的反向而反向，这些晶体称为铁电体，而这个特性称为铁电性。铁电体的典型特征是在一定范围内连续反转电场会形成电滞回线。电滞回线产生的根本原因是铁电畴的存在。铁电体中的自发极化并非都是朝同一个方向，而是由一个个拥有相同极化方向的铁电微畴组成的，故在未加外电场时，由于铁电畴自发极化的任意性，铁电体宏观上不显示电性。当加入充足的外电场时，铁电体中自发极化的铁电畴会由于新畴核的产生及畴壁的运动形成与外电场的方向一致体积更大的新畴，而与电场反向的电畴体积逐渐减少或消失，这就是铁电体的极化过程[1]。图1.3铁电体电滞回线Figure1.3Ferroelectrichysteresisloop
本文编号：2980089
【文章来源】：中国计量大学浙江省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压电效应原理图
中国计量大学硕士学位论文2向上受力时，晶体表面会产生电荷。由此，人们发现了能够将机械能和电能耦合的压电效应，而具有压电效应的材料称之为压电材料。图1.1压电效应原理图Figure1.1Schematicdiagramofpiezoelectriceffect压电效应包含正压电效应和逆压电效应。如图1.1(a)所示，晶体在受到某个方向的力时，电荷的正负中心不再重合，使得与力方向垂直的两个面上产生符号相反的感应束缚电荷，且电荷密度与所施加的力成正比关系，这种现象被称作正压电效应。反之，如图1.1(b)若将晶体放在某方向的电场中，晶体被极化，电荷中心分离，使得晶体中产生内应力而发生形变，形变量与电场强度成正比，这种现象则被称作逆压电效应。图1.2电介质包含关系图Figure1.2Dielectriccontainsdiagram
中国计量大学硕士学位论文3判断一个材料是否具有压电效应，主要看晶体是否有对称结构。对于有对称中心的晶体，不管如何施加外力，晶体中的正负电荷中心始终处于重合的状态，因此不会产生压电效应。而那些没有对称中心或在某方向上不对称的晶体，在受外力时会导致正负电荷中心不重合，产生压电效应。在这类压电体中，某些晶体的极化状态会随温度的变化而变化，称之为热释电体。在热电体中，又有一种较为特殊的可自发极化的材料——铁电材料。它们的关系可用图1.2表示。1.2.2铁电材料晶体的32种点群中，有10种极性点群，这10种点群对应的晶体具有自发极化的性质。而在这些晶体中，有些特殊的晶体在一定的温度范围内具有自发极化，而且其自发极化方向可以因外电场方向的反向而反向，这些晶体称为铁电体，而这个特性称为铁电性。铁电体的典型特征是在一定范围内连续反转电场会形成电滞回线。电滞回线产生的根本原因是铁电畴的存在。铁电体中的自发极化并非都是朝同一个方向，而是由一个个拥有相同极化方向的铁电微畴组成的，故在未加外电场时，由于铁电畴自发极化的任意性，铁电体宏观上不显示电性。当加入充足的外电场时，铁电体中自发极化的铁电畴会由于新畴核的产生及畴壁的运动形成与外电场的方向一致体积更大的新畴，而与电场反向的电畴体积逐渐减少或消失，这就是铁电体的极化过程[1]。图1.3铁电体电滞回线Figure1.3Ferroelectrichysteresisloop
本文编号：2980089
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