稀土摻雜鈦酸鋇基鐵電陶瓷上轉(zhuǎn)換發(fā)光及壓電性能的研究.pdf

1、鋯鈦酸鋇鈣（BCZT）具有優(yōu)異的壓電性能和高的機械品質(zhì)因數(shù)等優(yōu)勢而得到了人們的廣泛關(guān)注，這種無鉛壓電材料對環(huán)境和人沒有危害，且由于其物理化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，很適合摻雜稀土元素來了解其光學(xué)性質(zhì)方面的問題，例如不同溫度的熒光效應(yīng)以及溫度傳感特性、不同離子摻雜濃度對熒光和陶瓷材料電學(xué)性能的影響，因此鋯鈦酸鋇鈣鐵電材料的光學(xué)性質(zhì)引起研究者們極大的興趣。本論文圍繞鈦酸鋇鈣基鐵電陶瓷材料為研究材料，對各個方面開展了系統(tǒng)的研究。
　　首先采用傳統(tǒng)

2、高溫固相燒結(jié)工藝，同時通過 B位摻雜制備出 Ba0.85Ca0.15Zr0.1-Ti0.9O3:Er3+/Yb3+（簡稱 BCZT:Er3+/b3+）鐵電陶瓷，通過適當(dāng)?shù)臒Y(jié)工藝能夠制備高壓電性能的BCZT:Er3+/Yb3+陶瓷樣品，應(yīng)用掃描電子顯微鏡觀察陶瓷樣品晶粒大小，結(jié)合 X射線衍射儀確定制備出純的BCZT:Er3+/Yb3+壓電陶瓷。然后，對陶瓷表面進行研磨披銀等處理后，再對 BCZT:Er3+/Yb3+陶瓷的介電、壓電、鐵電

3、性能進行測量；同時對研磨后的樣品進行上轉(zhuǎn)換熒光光譜測量。最后選擇發(fā)光最強的Er3+/Yb3+共摻 BCZT陶瓷樣品進行變溫?zé)晒鉁y試，通過應(yīng)用熒光強度比 FIR技術(shù)對其溫度傳感性能進行了研究，得到了 BCZT：0.006Er-0.015Yb陶瓷材料在173-573 K溫度范圍內(nèi)的最大靈敏度為0.0068 K-1，所以BCZT:Er3+/Yb3+陶瓷可以作為鐵電、壓電、溫度傳感多功能材料。
　　接著開展了對 Ba0.85Sr0.15Z

4、r0.1Ti0.9O3：Ho3+/Yb3+（簡稱 BSZT:Ho3+/Yb3+）陶瓷的鐵電、壓電、上轉(zhuǎn)換熒光等性質(zhì)的研究。其中在陶瓷中的Ho3+離子的5F4和5S2也屬于熱耦合能級，可以做溫度傳感性能的研究。實驗結(jié)果表明，BSZT:Ho3+/Yb3+陶瓷材料在78-373 K低溫范圍內(nèi)，當(dāng)溫度為123 K時得到最大靈敏度為0.0206 K-1。BSZT陶瓷擁有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能，以及鐵電性質(zhì)，還可以作為低溫的多功能傳感材料。同時，通過對