Er、Yb共摻鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛陶瓷電學(xué)及上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)的研究.pdf

1、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3體系陶瓷由于具有優(yōu)良的電學(xué)性能,其中,與PbTiO3的二元體系PMN-PT陶瓷在準(zhǔn)同型相界附近的壓電常數(shù)d33達到了500pC/N以上,介電常數(shù)超過了20000,有高的機電耦合系數(shù),具有優(yōu)異壓電、鐵電以及介電性能,是制作大功率壓電陶瓷變壓器的最佳材料。
　　在所有的稀土離子中,Er3+離子由于能級較多,且它的能級分布均勻,這樣的特點對于稀土離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光是十分有利的;而Yb3+離子作為稀土離子提高

2、上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率最重要的敏化劑。Er3+離子和Yb3+離子共摻時,它的稀土離子的熒光發(fā)光效率,比Er3+離子單獨的效率高的多。此外,稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的高低與基質(zhì)的選擇有非常密切的關(guān)系,基質(zhì)的聲子能量越低,越有利于提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率,PMN-PT陶瓷具有較低的聲子能量,是良好的稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)。由于,之前對稀土離子Er3+/Yb3+共摻PMN-PT陶瓷系統(tǒng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)與極化狀態(tài)的關(guān)系沒有人進行過報道,這將是本論文研究的主要方

3、向。
　　本論文采用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法制備PMN-PT陶瓷以及Er3+/Yb3+共摻PMN-PT陶瓷樣品,通過對陶瓷制備條件的摸索,使得能夠制備純的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的PMN-PT陶瓷樣品,并且樣品的致密性達到70％以上,通過掃描電子顯微鏡觀察陶瓷樣品晶粒大小,確定制備出PMN-PT壓電陶瓷。然后,對陶瓷表面進行拋光處理,被銀后,測試PMN-PT陶瓷的鐵電、壓電以及介電性能,研究燒結(jié)溫度對陶瓷電學(xué)性能的影響,總結(jié)實驗規(guī)律,找出最佳的燒結(jié)溫度1

4、200℃,在這個燒結(jié)溫度下,陶瓷的鐵電壓電等性能都得到最佳值;通過對比Er3+/Yb3+共摻PMN-PT陶瓷與純的PMN-PT陶瓷的電學(xué)性能對比,得出稀土離子摻雜對陶瓷性能的影響,隨著離子摻雜濃度的增加,陶瓷的電學(xué)性能也隨著下降,如何解決這個問題,是今后工作中需要解決的一個重點難題。
　　接下來,研究Er3+/Yb3+共摻PMN-PT陶瓷上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì),利用上轉(zhuǎn)換測試光路,測試陶瓷的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜,比較不同摻雜濃度對發(fā)光強度的影響

5、,比較不同燒結(jié)溫度對陶瓷發(fā)光強度的影響,分析發(fā)光光譜,發(fā)現(xiàn),樣品的發(fā)光強度并不是一直隨著摻雜濃度的增加而增,存在一個猝滅濃度,超過這個濃度之后,發(fā)光強度反而隨著濃度的增加而減少。通過擬合PMN-PT:Er3+/Yb3+陶瓷樣品的上轉(zhuǎn)換熒光對泵浦能量的依賴關(guān)系,確定稀土離子的發(fā)光過程是一個雙光子發(fā)光過程。
　　在不同極化電場下,對PMN-PT:Er3+/Yb3+陶瓷樣品進行極化后,研究極化場強對Er3+/Yb3+共摻PMN-PT陶瓷