鈦酸鉍鈉基固溶體準(zhǔn)同型相界附近的電致應(yīng)變及Er 3+ 摻雜調(diào)控的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能
發(fā)布時(shí)間：2021-01-16 03:39
壓電陶瓷是一類具有廣泛應(yīng)用的功能材料,如傳感器、驅(qū)動(dòng)器、濾波器、換能器等,遍及日常生活、生產(chǎn)制造、傳輸通訊、航空航天等領(lǐng)域。但當(dāng)今市場(chǎng)使用最多的是鉛基壓電材料,而鉛對(duì)人類健康和環(huán)境都有非常惡劣的影響。隨著人們對(duì)這一問題的極大重視,越來越多的學(xué)者致力于研究和發(fā)展高性能的無(wú)鉛壓電材料以替代傳統(tǒng)的鉛基陶瓷。鈦酸鉍鈉(Bi0.5Na0.5TiO3,簡(jiǎn)稱BNT)陶瓷因其具備良好的鐵電性、高的居里溫度被譽(yù)為最有希望替代鉛基陶瓷的材料體系之一�？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)BNT基材料在準(zhǔn)同型相界（MPB）表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。另一方面,隨著多功能器件的發(fā)展和器件微型化的趨勢(shì),具備光-力-電性能相互轉(zhuǎn)化的稀土摻雜壓電能陶瓷被人們廣泛關(guān)注。因此,本論文采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法制備BNT基陶瓷,通過組元固溶、Er3+摻雜改性,研究其對(duì)BNT基陶瓷結(jié)構(gòu)、性能的影響。主要內(nèi)容如下:1.Ti4+非化學(xué)計(jì)量比對(duì)BNT-BaTiO3固溶體((Bi0.5Na0.5)<...
【文章來源】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
壓電效應(yīng)原理圖
中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文2向上受力時(shí)，晶體表面會(huì)產(chǎn)生電荷。由此，人們發(fā)現(xiàn)了能夠?qū)C(jī)械能和電能耦合的壓電效應(yīng)，而具有壓電效應(yīng)的材料稱之為壓電材料。圖1.1壓電效應(yīng)原理圖Figure1.1Schematicdiagramofpiezoelectriceffect壓電效應(yīng)包含正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。如圖1.1(a)所示，晶體在受到某個(gè)方向的力時(shí)，電荷的正負(fù)中心不再重合，使得與力方向垂直的兩個(gè)面上產(chǎn)生符號(hào)相反的感應(yīng)束縛電荷，且電荷密度與所施加的力成正比關(guān)系，這種現(xiàn)象被稱作正壓電效應(yīng)。反之，如圖1.1(b)若將晶體放在某方向的電場(chǎng)中，晶體被極化，電荷中心分離，使得晶體中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而發(fā)生形變，形變量與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，這種現(xiàn)象則被稱作逆壓電效應(yīng)。圖1.2電介質(zhì)包含關(guān)系圖Figure1.2Dielectriccontainsdiagram
中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文3判斷一個(gè)材料是否具有壓電效應(yīng)，主要看晶體是否有對(duì)稱結(jié)構(gòu)。對(duì)于有對(duì)稱中心的晶體，不管如何施加外力，晶體中的正負(fù)電荷中心始終處于重合的狀態(tài)，因此不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)。而那些沒有對(duì)稱中心或在某方向上不對(duì)稱的晶體，在受外力時(shí)會(huì)導(dǎo)致正負(fù)電荷中心不重合，產(chǎn)生壓電效應(yīng)。在這類壓電體中，某些晶體的極化狀態(tài)會(huì)隨溫度的變化而變化，稱之為熱釋電體。在熱電體中，又有一種較為特殊的可自發(fā)極化的材料——鐵電材料。它們的關(guān)系可用圖1.2表示。1.2.2鐵電材料晶體的32種點(diǎn)群中，有10種極性點(diǎn)群，這10種點(diǎn)群對(duì)應(yīng)的晶體具有自發(fā)極化的性質(zhì)。而在這些晶體中，有些特殊的晶體在一定的溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，而且其自發(fā)極化方向可以因外電場(chǎng)方向的反向而反向，這些晶體稱為鐵電體，而這個(gè)特性稱為鐵電性。鐵電體的典型特征是在一定范圍內(nèi)連續(xù)反轉(zhuǎn)電場(chǎng)會(huì)形成電滯回線。電滯回線產(chǎn)生的根本原因是鐵電疇的存在。鐵電體中的自發(fā)極化并非都是朝同一個(gè)方向，而是由一個(gè)個(gè)擁有相同極化方向的鐵電微疇組成的，故在未加外電場(chǎng)時(shí)，由于鐵電疇自發(fā)極化的任意性，鐵電體宏觀上不顯示電性。當(dāng)加入充足的外電場(chǎng)時(shí)，鐵電體中自發(fā)極化的鐵電疇會(huì)由于新疇核的產(chǎn)生及疇壁的運(yùn)動(dòng)形成與外電場(chǎng)的方向一致體積更大的新疇，而與電場(chǎng)反向的電疇體積逐漸減少或消失，這就是鐵電體的極化過程[1]。圖1.3鐵電體電滯回線Figure1.3Ferroelectrichysteresisloop
本文編號(hào)：2980089
【文章來源】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
壓電效應(yīng)原理圖
中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文2向上受力時(shí)，晶體表面會(huì)產(chǎn)生電荷。由此，人們發(fā)現(xiàn)了能夠?qū)C(jī)械能和電能耦合的壓電效應(yīng)，而具有壓電效應(yīng)的材料稱之為壓電材料。圖1.1壓電效應(yīng)原理圖Figure1.1Schematicdiagramofpiezoelectriceffect壓電效應(yīng)包含正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。如圖1.1(a)所示，晶體在受到某個(gè)方向的力時(shí)，電荷的正負(fù)中心不再重合，使得與力方向垂直的兩個(gè)面上產(chǎn)生符號(hào)相反的感應(yīng)束縛電荷，且電荷密度與所施加的力成正比關(guān)系，這種現(xiàn)象被稱作正壓電效應(yīng)。反之，如圖1.1(b)若將晶體放在某方向的電場(chǎng)中，晶體被極化，電荷中心分離，使得晶體中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而發(fā)生形變，形變量與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，這種現(xiàn)象則被稱作逆壓電效應(yīng)。圖1.2電介質(zhì)包含關(guān)系圖Figure1.2Dielectriccontainsdiagram
中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文3判斷一個(gè)材料是否具有壓電效應(yīng)，主要看晶體是否有對(duì)稱結(jié)構(gòu)。對(duì)于有對(duì)稱中心的晶體，不管如何施加外力，晶體中的正負(fù)電荷中心始終處于重合的狀態(tài)，因此不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)。而那些沒有對(duì)稱中心或在某方向上不對(duì)稱的晶體，在受外力時(shí)會(huì)導(dǎo)致正負(fù)電荷中心不重合，產(chǎn)生壓電效應(yīng)。在這類壓電體中，某些晶體的極化狀態(tài)會(huì)隨溫度的變化而變化，稱之為熱釋電體。在熱電體中，又有一種較為特殊的可自發(fā)極化的材料——鐵電材料。它們的關(guān)系可用圖1.2表示。1.2.2鐵電材料晶體的32種點(diǎn)群中，有10種極性點(diǎn)群，這10種點(diǎn)群對(duì)應(yīng)的晶體具有自發(fā)極化的性質(zhì)。而在這些晶體中，有些特殊的晶體在一定的溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，而且其自發(fā)極化方向可以因外電場(chǎng)方向的反向而反向，這些晶體稱為鐵電體，而這個(gè)特性稱為鐵電性。鐵電體的典型特征是在一定范圍內(nèi)連續(xù)反轉(zhuǎn)電場(chǎng)會(huì)形成電滯回線。電滯回線產(chǎn)生的根本原因是鐵電疇的存在。鐵電體中的自發(fā)極化并非都是朝同一個(gè)方向，而是由一個(gè)個(gè)擁有相同極化方向的鐵電微疇組成的，故在未加外電場(chǎng)時(shí)，由于鐵電疇自發(fā)極化的任意性，鐵電體宏觀上不顯示電性。當(dāng)加入充足的外電場(chǎng)時(shí)，鐵電體中自發(fā)極化的鐵電疇會(huì)由于新疇核的產(chǎn)生及疇壁的運(yùn)動(dòng)形成與外電場(chǎng)的方向一致體積更大的新疇，而與電場(chǎng)反向的電疇體積逐漸減少或消失，這就是鐵電體的極化過程[1]。圖1.3鐵電體電滯回線Figure1.3Ferroelectrichysteresisloop
本文編號(hào)：2980089
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