钙钛矿弛豫铁电陶瓷光色效应以及其它智能特性的研究

摘要

多功能钙钛矿结构铁电陶瓷属于优良的智能材料系列。该系列材料优良的电响应、热响应、机械响应均得到了广泛的研究与应用,但作为智能系列材料的研究和应用尚处刚起步阶段。在该系列陶瓷的代表性材料-镧代锆钛铅驰豫铁电陶瓷中早已发现较强的光色效应,但一直缺乏对该现象的全面描述和深入微观机制的探究。PZT与PLZT属于“特智能(verysmart)”材料,对其光色效应的全面描述以及此现象微观机制的深入探讨不仅对其智能性应用至关重要,而且对该系列材料其它功能的有效利用也是有利的,尤其在开发基于此系列材料的微纳器件与系统方面意义深远。
　　本论文以PZT陶瓷和掺稀土PLZT光学陶瓷为对象,对该类材料的光色效应进行全面的描述与分析,并探究其光色效应的微观机制。在实验中发现紫光辐照对PLZT材料折射率的影响十分显著,这对于将材料用于相关智能器件开发方面十分有益。
　　按照论文研究目的要求将文章分为三个主要部分。第一部分通过两种途径对PZT和PLZT材料光色效应作了具体描述,分别通过直接观察紫光和红外光辐照前后材料颜色变化以及通过测量非透明PZT材料反射光强变化和透明PLZT材料的透射谱(率)的变化进行描述。具体表现为为紫光辐照下,材料颜色会变暗,反射光强或者透射率会下降,发暗后材料在红外光辐照下会被漂白,反射光强或者透射率会上升而恢复。
　　第二部分分别对非透明PZT材料反射光强度时序图和透明PLZT材料透射率时序图进行详细分析,得到材料对紫光以及红外光的响应时间与辐照光功率呈反比例关系,利用这一规律有望开发探测紫外光以及红外光的智能激光卡。对于光色效应微观机制的探究,引入了电子激发模型从微观过程中对光色效应的宏观现象做了解释,并对材料中陷阱分布规律做了简单分析。
　　第三部分对探测光为561nm线偏振光时,405nm紫光辐照下较厚的PLZT材料前表面的反射光强度变化进行分析,得到了PLZT材料在紫光辐照下,对于561nm处材料的折射率下降高达4％左右。用椭偏仪对这一分析结果进行了直接测量,验证了分析结果的正确性,同时发现对于波长400nm到600nm之间均有较显著的折射率变化。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究进展

1.3本文研究内容及目的

1.4本论文的结构安排以及创新之处

第2章PZT与PLZT系列陶瓷光色效应的描述

2.1引言

2.2用材料颜色深浅表示光色效应

2.3用光谱表示材料光色效应

2.4本章小结

第3章PZT与PLZT对紫光和红外光辐照的响应

3.1引言

3.2 PZT与PLZT对紫光辐照的响

3.3 PLZT对红外光辐照的响应

3.4对光色效应内部机理的研究

3.5本章小结

第4章PLZT材料其它智能特性的研究

4.1引言

4.2紫光辐照对掺Er3+2 mol%PLZT反射光强的影响

4.3偏振光作为信号光时，紫光辐照对材料反射率的影响

4.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢