稀土摻雜鈦酸鹽無(wú)鉛壓電陶瓷熒光性能研究.pdf

1、近年來(lái)，稀土摻雜的無(wú)鉛壓電陶瓷作為一種同時(shí)具有壓電效應(yīng)和熒光效應(yīng)的新型多功能材料，在探測(cè)器、傳感器及智能顯示等領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用價(jià)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(shí)可以獲得優(yōu)異的熒光性能。目前，關(guān)于稀土摻雜無(wú)鉛壓電陶瓷的研究主要集中在通過(guò)摻雜改善壓電陶瓷的壓電性能，而對(duì)于稀土摻雜無(wú)鉛壓電陶瓷的熒光性能與材料組分、極化電場(chǎng)以及溫度之間的研究報(bào)道還較為少見(jiàn)。本論文的主要工作是制備了同時(shí)具有壓電效應(yīng)和熒光效應(yīng)的Er3

2、+摻雜鈦酸鹽無(wú)鉛壓電陶瓷，研究了對(duì)應(yīng)于不同組分、不同電場(chǎng)和不同溫度環(huán)境下陶瓷樣品的熒光性能，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、不同Ca含量對(duì)(Ba1-xCax)(Zr0.1Ti0.9)O3∶Er陶瓷熒光性能的影響
　　通過(guò)Sol-gel法和高溫?zé)Y(jié)法制備了0.5 mol％ Er3+摻雜的(Ba1-xCax)(Zr0.1Ti0.9) O3無(wú)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(jī)電耦合

3、系數(shù)kp先隨x增大而增大，然后逐漸減小，當(dāng)x=0.15時(shí)獲得最大值。在980 nm激光激發(fā)下，陶瓷樣品的發(fā)光強(qiáng)度同樣先隨x增大而增強(qiáng)，然后隨x增大而減弱，在x=0.15處獲得最強(qiáng)熒光強(qiáng)度。因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)Er3+摻雜的(Ba1-xCax)(Zr0.1Ti0.9) O3無(wú)鉛壓電陶瓷的熒光性能，可以探測(cè)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

4、r>　　采用高溫固相法制備了0.5 mol％Er3+摻雜的(Ba0.97Ca0.03)(Sn0.06Ti0.94)O3無(wú)鉛壓電陶瓷。通過(guò)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(qiáng)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)(Sn0.06Ti0.9

5、4)O3∶Er陶瓷樣品的熒光性能，可以用于探測(cè)材料的居里溫度。這種方法具有無(wú)接觸、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。
　　3、不同極化電場(chǎng)處理后(Ba0.95Sr0.05)(Zr0.1Ti0.9)O3∶Er陶瓷樣品的熒光性能
　　通過(guò)高溫固相法合成了0.2 mol％Er3+摻雜的(Ba0.95 Sr0.05)(Zr0.1Ti0.9) O3無(wú)鉛壓電陶瓷。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)不同極化電場(chǎng)E極化0.5 h之后，(Ba0.95 Sr0.05)(Zr0.1Ti0.9