本文關鍵詞：PMN基弛豫鐵電晶體的生長、結(jié)構(gòu)與性能

  更多相關文章： Er~(3+)摻雜PMN-32PT晶體 晶體生長 電學性能 紅外透過率 上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能

【摘要】：Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)基弛豫鐵電晶體具有優(yōu)異的介電、壓電、熱釋電以及場致應變等性能,在醫(yī)用成像儀、換能器、超聲馬達等領域得到了廣泛的應用。但是,PMN-xPT晶體較低的矯頑場,在高電場下易被極化,限制了其在大功率器件方面的應用。此外,該類材料作為一種多功能材料,其光學性能方面的不足,影響了該類材料在光電耦合器件領域的應用,比如熒光成像和上轉(zhuǎn)換激光等。基于以上問題,本文制備了PMN基弛豫鐵電晶體PMN、PMN-32PT以及Er3+摻PMN-32PT,研究了晶體的生長機制、結(jié)構(gòu)、電學性能以及光學性能,探討了晶體下轉(zhuǎn)換發(fā)光和上轉(zhuǎn)換發(fā)光機制。結(jié)果表明：采用高溫溶液法生長的PMN弛豫鐵電晶體具有鈣鈦礦相結(jié)構(gòu)。晶體表面平整但存在生長臺階,晶體顯露面為{100}晶面族,生長最快方向是[111]方向,最慢方向是[100]方向,[110]方向介于二者之間。PMN-32PT熔體在高溫熔融狀態(tài)和晶體生長過程中均具有導電性,其電阻值低于200Ω。PMN-32PT晶體室溫下介電常數(shù)ε33、介電損耗tanδ、壓電常數(shù)d33和矯頑場Ec分別是4056、0.023、1072pC/N和5.22kV/cm。采用高溫溶液法生長了Er3+摻雜PMN-32PT弛豫鐵電晶體,改善了PMN-32PT的光學性能。晶體的室溫介電常數(shù)ε33、壓電常數(shù)d33以及矯頑場Ec分別是4300、1210pC/N和6.37kV/cm,矯頑場明顯高于PMN-32PT。晶體具有較強的介電弛豫特性,其相變彌散度隨著頻率的增加而增加,這是因為Er3+的摻雜,改變了晶體內(nèi)部的極性微區(qū)的緣故。晶體的紅外透率是68%。晶體在491nm激發(fā)光作用下,具有下轉(zhuǎn)換發(fā)光特性；在800和980nm激發(fā)光作用下,具有上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性,并且晶體的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度隨激發(fā)光功率的增加而增加。晶體發(fā)光機制是雙光子作用和合作上轉(zhuǎn)換發(fā)光。
【關鍵詞】：Er~(3+)摻雜PMN-32PT晶體 晶體生長 電學性能 紅外透過率 上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O782
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 主要符號表9-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 壓電、鐵電材料概述10
• 1.2 PMN基弛豫鐵電晶體概述10-17
• 1.2.1 PMN基弛豫鐵電體的結(jié)構(gòu)特征10-11
• 1.2.2 弛豫特性的相關理論模型11-13
• 1.2.3 PMN基弛豫鐵電晶體的制備方法13-14
• 1.2.4 PMN基弛豫鐵電晶體的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.5 晶體生長新技術(shù)的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 PMN基弛豫鐵電晶體存在的主要問題17-18
• 1.4 論文研究的目的和意義18-19
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容19-20
• 2 實驗方法與研究過程20-25
• 2.1 實驗原料與儀器設備20
• 2.2 實驗研究方案20-21
• 2.3 生長晶體21-22
• 2.3.1 合成原料21
• 2.3.2 原料熱分析21-22
• 2.3.3 晶體生長22
• 2.4 熔體導電性研究22
• 2.5 提取晶體22
• 2.6 晶體形貌分析22
• 2.7 晶體相結(jié)構(gòu)22-23
• 2.8 晶體的電疇組態(tài)23
• 2.9 晶體電學性能23-24
• 2.9.1 晶體介電性能23-24
• 2.9.2 晶體壓電性能24
• 2.9.3 晶體鐵電性能24
• 2.10 晶體光學性能24-25
• 3 高溫溶液法生長PMN晶體25-34
• 3.1 PMN晶體生長工藝參數(shù)25
• 3.2 晶體的形貌分析25-29
• 3.2.1 晶體宏觀形貌25-27
• 3.2.2 晶體微觀形貌27-29
• 3.3 晶體的相結(jié)構(gòu)分析29-30
• 3.4 晶體生長機制30-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 4 高溫溶液法生長PMN-32PT晶體34-48
• 4.1 晶體形貌分析34-36
• 4.1.1 晶體的凝固試樣外形和晶粒的宏觀形貌分析34-35
• 4.1.2 微觀形貌分析35-36
• 4.2 晶體的相結(jié)構(gòu)分析36-37
• 4.3 晶體的電疇組態(tài)37-41
• 4.3.1 晶體非本征電疇及消光現(xiàn)象觀察37-38
• 4.3.2 升溫中的電疇組態(tài)觀察38-40
• 4.3.3 降溫中的電疇組態(tài)觀察40-41
• 4.4 晶體的鐵電性能41-42
• 4.5 晶體的介電性能42-43
• 4.5.1 晶體的介電常數(shù)42
• 4.5.2 晶體的介電頻譜42-43
• 4.6 晶體的壓電性能43-44
• 4.7 弛豫鐵電晶體熔體導電性研究44-46
• 4.7.1 升溫過程中熔體特性44
• 4.7.2 降溫過程中熔體特性44-45
• 4.7.3 磁場對PMN-32PT熔體的抑制作用的分析45-46
• 4.8 本章小結(jié)46-48
• 5 高溫溶液法生長Er~(3+)摻雜PMN-32PT晶體48-63
• 5.1 晶體原料熱分析48-49
• 5.2 晶體形貌49-50
• 5.2.1 晶體宏觀形貌49
• 5.2.2 晶體微觀形貌49-50
• 5.3 晶體相結(jié)構(gòu)50-51
• 5.4 晶體生長機制51-52
• 5.5 晶體的介電性能52-54
• 5.5.1 介電常數(shù)與損耗52
• 5.5.2 晶體的介電溫譜及介電弛豫特性研究52-54
• 5.6 晶體的壓電性能54
• 5.7 晶體的鐵電性能54-55
• 5.8 晶體光學性能55-62
• 5.8.1 晶體紅外波段的透過率55-56
• 5.8.2 晶體的可見光及近紅外波段的吸收光譜56-57
• 5.8.3 晶體的下轉(zhuǎn)換發(fā)光特性57-58
• 5.8.4 晶體的上轉(zhuǎn)化發(fā)光特性58-62
• 5.9 本章小結(jié)62-63
• 6 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文70-71
• 致謝71-73

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本文編號：587602