本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜鈦酸鹽無鉛壓電陶瓷熒光性能研究

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【摘要】：近年來,稀土摻雜的無鉛壓電陶瓷作為一種同時具有壓電效應(yīng)和熒光效應(yīng)的新型多功能材料,在探測器、傳感器及智能顯示等領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用價值。適量的稀土摻雜不僅可以幫助壓電陶瓷提高壓電性能,同時可以獲得優(yōu)異的熒光性能。目前,關(guān)于稀土摻雜無鉛壓電陶瓷的研究主要集中在通過摻雜改善壓電陶瓷的壓電性能,而對于稀土摻雜無鉛壓電陶瓷的熒光性能與材料組分、極化電場以及溫度之間的研究報道還較為少見。本論文的主要工作是制備了同時具有壓電效應(yīng)和熒光效應(yīng)的Er3+摻雜鈦酸鹽無鉛壓電陶瓷,研究了對應(yīng)于不同組分、不同電場和不同溫度環(huán)境下陶瓷樣品的熒光性能,具體研究內(nèi)容如下：1、不同Ca含量對(Ba1-xCax)(Zr0.1Ti0.9)O3:Er陶瓷熒光性能的影響通過Sol-gel法和高溫?zé)Y(jié)法制備了0.5 mo1%Er3+摻雜的(Ba1-xCax)(Zr0.1Ti0.9)O3無鉛壓電陶瓷。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)Ca含量x由0.05增加至0.30,陶瓷樣品的壓電系數(shù)d33和機電耦合系數(shù)kp先隨x增大而增大,然后逐漸減小,當(dāng)x=0.15時獲得最大值。在980 nm激光激發(fā)下,陶瓷樣品的發(fā)光強度同樣先隨x增大而增強,然后隨x增大而減弱,在x=0.15處獲得最強熒光強度。因此,通過監(jiān)測Er3+摻雜的(Ba1-xCax)(Zr0.1Ti0.9)O3無鉛壓電陶瓷的熒光性能,可以探測多元體系壓電陶瓷的組分變化。2、不同溫度下(Ba0.97Ca0.03)(Sn0.06Ti0.94)O3:Er陶瓷樣品的熒光性能采用高溫固相法制備了0.5 mo1%Er3+摻雜的(Ba0.97Ca0.03)(Sn0.06Ti0.94)O3無鉛壓電陶瓷。通過研究陶瓷樣品在不同溫度下的介電性能以及鐵電性能,確定陶瓷樣品的居里溫度為353 K。在83 K-533 K溫區(qū)環(huán)境下研究了陶瓷樣品的熒光性能,發(fā)現(xiàn)隨著溫度的上升,525 nm發(fā)光峰熒光強度先增大后減小,并且在353 K處獲得最大值。結(jié)果表明,變溫環(huán)境下(Ba0.97Ca0.03)(Sn0.06Ti0.94)O3:Er陶瓷樣品的熒光性能,可以用于探測材料的居里溫度。這種方法具有無接觸、響應(yīng)快等優(yōu)點。3、不同極化電場處理后(Ba0.95Sr0.05)(Zr0.1Ti0.9)O3:Er陶瓷樣品的熒光性能通過高溫固相法合成了0.2 mol%Er3+摻雜的(Ba0.95Sr0.05)(Zr0.1Ti0.9)O3無鉛壓電陶瓷。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過不同極化電場E極化0.5 h之后,(Ba0.95Sr0.05)(Zr0.1Ti0.9)O3:Er陶瓷樣品的熒光強度隨著E增大而逐漸增強,當(dāng)E=4.5 kV/mm時,樣品的熒光強度幾乎達到最大值。相比于極化之前的樣品,經(jīng)過4.5 kV/mm極化電場處理后樣品的熒光強度提升了大約6倍。研究同時發(fā)現(xiàn),在電場處理下,陶瓷樣品的壓電系數(shù)與熒光強度之間呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。這表明,稀土摻雜的壓電陶瓷熒光強度對極化電場非常敏感,且通過測試陶瓷樣品的熒光強度可以監(jiān)測樣品的壓電系數(shù)的大小。
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM282

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