壓電-熒光多功能陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、發(fā)展具有多功能的單相材料近年來吸引了廣泛的研究興趣。壓電效應(yīng)與光流明效應(yīng)是兩類目前廣為研究的功能效應(yīng)，在傳感器、換能器、光波導(dǎo)以及顯示等領(lǐng)域具有著重要的應(yīng)用。目前對于壓電與熒光效應(yīng)耦合的研究很少，為了拓寬單相壓電材料及光流明材料的應(yīng)用范圍，進一步發(fā)展新型的多功能光電材料，本論文在二元準(zhǔn)同型相界組分的(1-x)(Bi0.5Na0.5)TiO3-xBaTiO3無鉛壓電陶瓷的基礎(chǔ)上，引入稀土離子，制備了具有壓電/光流明復(fù)合效應(yīng)的多功能材料體系

2、，研究了組分、溫度、電場與相結(jié)構(gòu)、介電、鐵電和壓電以及發(fā)光性質(zhì)間的關(guān)系，主要研究結(jié)果如下:
　　1、通過引入不同的稀土離子(Pr,Eu，Gd，Dy)，在0.935(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.065BaTiO3(BNT-6.5BT)無鉛壓電陶瓷中引入了光致發(fā)光效應(yīng)，實現(xiàn)了壓電和光流明效應(yīng)在單相材料中的共存。Pr3+離子摻雜的BNT-6.5BT陶瓷具有強的紅光，波長為610nm;Eu3+離子摻雜的BNT-6.5BT陶瓷的發(fā)光

3、波長分別為572nm和615nm。另外，摻雜0.5％mol的各類稀土離子都有助于純的BNT-6.5BT陶瓷的各項電學(xué)性質(zhì)的提高。對比純的BNT-6.5BT陶瓷，其中BNT-6.5BT∶Dy陶瓷的剩余極化強度提高至41.8μC/cm2，矯頑場約為2.2kV/mm;BNT-6.5BT∶Pr陶瓷的壓電常數(shù)d33增大為～180pC/N，機電耦合系數(shù)kt和kp分別達到0.50和0.30。
　　2、在不同濃度Pr3+離子摻雜的0.93(Bi0

4、.5Na0.5)TiO3-0.07BaTiO3(BNT-7BT)無鉛壓電陶瓷體系中，摻雜濃度為0.8％mol時，陶瓷在室溫中相對較低的電場強度下(4.6～5.5kV/mm)，獲得了大的場致應(yīng)變?yōu)?.35％～0.40％，相應(yīng)的等效壓電系數(shù)(Smax/Emax)高達724～750pm/V，這是目前已報道的BNT基無鉛材料的最高水平，高電致應(yīng)變源自于在外電場作用下從贗立方短程結(jié)構(gòu)向長程鐵電相的轉(zhuǎn)變。另外，極化前的BNT-7BT∶0.005Pr