熱壓燒結(jié)制備KNN基透明陶瓷.pdf

1、本論文利用燒結(jié)助劑以及熱壓燒結(jié)工藝成功制備了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈮酸鉀鈉（KNN）基透明陶瓷。研究了稀土摻雜后透明陶瓷的光學(xué)性能和熒光特性，以及引入Sr2+、Ba2+后對介電及壓電性能的影響。具體研究內(nèi)容包括：
　?。?）采用熱壓燒結(jié)工藝，以Li和Bi作為燒結(jié)助劑，制備了鈮酸鉀鈉基上轉(zhuǎn)換透明陶瓷 K0.5(1-y)Na0.5(1-y)LiyNb1-yBiyO3-Er0.005Yb0.005x(KNNLB:Er/Yb)。并對其微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)

2、透光率和上轉(zhuǎn)換效應(yīng)等進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：該透明陶瓷具有正交鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，晶粒尺寸小于1μm，致密度較高，具有良好的透明性，當(dāng)y=0.06、x=0時，在可見光范圍內(nèi)透過率可達(dá)到45％（樣品厚度為0.5 mm），紅外光區(qū)域透過率達(dá)到95％以上。但是隨著Yb3+離子摻雜量的增加，產(chǎn)生的雜相量變多，光學(xué)透光率因此呈明顯的下降趨勢。該體系透明陶瓷用氙燈光源激發(fā)（900 nm波長）即可以觀察到很明顯的上轉(zhuǎn)換效應(yīng)。
　　（2）采用熱壓工藝制備

3、出未摻雜的以及Eu3+摻雜的鈮酸鉀鈉基下轉(zhuǎn)換透明陶瓷K0.47Na0.47Li0.06Nb0.94Bi0.06O3-Eux(KNN:Eu)。陶瓷的斷面掃描電鏡表明這些陶瓷具有致密的微觀結(jié)構(gòu)，XRD結(jié)果顯示制得的陶瓷都具有純相的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。對該體系透明陶瓷的光學(xué)透光度、室溫下的光致發(fā)光激發(fā)譜和發(fā)射譜研究表明：這些陶瓷具有良好的光學(xué)透光率，在可見光區(qū)域最高可以達(dá)到60％，而在紅外區(qū)域能夠達(dá)到接近100％。高摻雜濃度引起的離子空位和晶體缺陷的

4、增加會導(dǎo)致這些陶瓷在可見光區(qū)域的透過率降低。對光致發(fā)光譜的分析表明,基于下轉(zhuǎn)換效應(yīng)，這些陶瓷可以在近紫外和藍(lán)色光的激發(fā)下發(fā)射出很強的紅色熒光，其中與Eu3+的電偶極躍遷5D0-7F2相關(guān)的位于613 nm處的發(fā)射光尤其強烈。此外在晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對陶瓷的光致發(fā)光特性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明陶瓷的晶相轉(zhuǎn)變引起了發(fā)射譜線的Stark分裂。研究顯示這些透明陶瓷可以作為潛在的紅色熒光基底材料。
　　（3）將堿土離子 Sr2+、Ba2+引入 K

5、NN體系，采用熱壓工藝制得透明 KNN基陶瓷[(K0.5Na0.5)1-2x(Sr0.75Ba0.25)x]0.93Li0.07Nb0.93Bi0.07O3 (KNNLB:Sr/Ba)。對陶瓷的晶相結(jié)構(gòu)、壓電及介電性能進(jìn)行了初步的研究。結(jié)果表明微量的Sr2+、Ba2+摻雜可以有效的提高此陶瓷材料的電學(xué)性能。當(dāng)摻雜量 x=0.025時，此陶瓷擁有最佳的電學(xué)性能參數(shù)：εr=1679，d33=151 pC/N和tanδ=0.026。