铌酸钾钠基压电陶瓷介电、荧光性能和相结构之间的关联

摘要

铁电陶瓷因其具备特殊的压电效应且有着重要的科技应用，越来越受到人们的重视。为取得优良的压电铁电效应，最常用的手段是通过掺杂，使其在室温处拥有多种相结构。本论文是以无铅压电陶瓷铌酸钾钠为研究对象，从研究该陶瓷的相结构出发，研究其铁电、压电性能和荧光性能的变化规律，并获得了室温下具有优异铁电、压电性能和荧光性能的铌酸钾钠(KNN)基无铅压电陶瓷。
　　在本文中，通过固相烧结法制备多种稀土单掺和共掺的以KNN为基压电陶瓷，系统研究了两种KNN基压电陶瓷的各项性能，并优化确立了其化学组分，主要内容如下：
　　1.研究了稀土离子Er3+和Yb3+共掺(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xLiNbO3(KNN-xLN:Er/Yb, x=0.04-0.09)陶瓷的相结构，电学，和上转换发光性能。实验结果显示：随着LN浓度的增加，KNN-xLN:Er/Yb陶瓷经历了从正交相到多形型相结构(PPT)的转变，并且最终形成了稳定的四方相结构。此外所有的铁电、压电、荧光性能在LN浓度为6%的时候（即陶瓷的相结构处于多形型相变处），达到最佳值。实验结果表明：KNN-xLN:Er/Yb陶瓷的电学和上转换发光性能有着十分紧密的关系。此外，通过Judd-Ofelt和晶体场对称理论，我们开辟了一条新的研究铁电陶瓷相结构的方法。
　　2.在KNN-xLN:Er/Yb压电陶瓷在LN的浓度固定为6%时，进一步研究了稀土离子Yb3+对该压电陶瓷性能的影响。研究了不同浓度稀土离子Yb3+对0.94 K0.5Na0.5NbO3-0.06LiNbO3:Er/xYb(x=0,0.002,0.004,0.006,0.008)陶瓷的相结构、电学和上转换发光性能的影响。结果显示：所有陶瓷都位于多形型相变(PPT)处；当稀土离子Yb3+浓度超过0.4%后，该压电陶瓷呈现出弥散铁电陶瓷的特征。所有的铁电、压电、光学性能均在Yb3+浓度为0.4%时（即，陶瓷的相结构处于弥散铁电相变处），达到最佳值。本实验结果进一步揭示了，以KNN为基的压电陶瓷的电学和上转换发光性能之间有密切的关联。通过改变稀土离子的浓度，从而调控KNN-xLN基压电陶瓷的相结构，进而研究其性能的变化。

目录

声明

引言

研究背景

研究现状

研究内容

研究概要

1.1陶瓷制备

1.1.1化学原料

1.1.2实验仪器设备

1.1.3实验流程

1.2性能表征

1.2.1物相结构表征

1.2.2显微形貌表征和密度测试

1.2.4电学测试

2 KNN-xLN:Er/Yb陶瓷的电学性能和荧光性能的关联

2.1前言

2.2实验结果与分析

2.2.1 KNN-xLN:Er/Yb陶瓷的相结构

2.2.2电学性能表征

2.2.3荧光性能表征

2.3荧光性能与晶体结构的讨论

2.4本章小结

3 KNLN:Er/xYb陶瓷的相结构、电学性能和荧光性能的研究

3.1前言

3.2实验结果与分析

3.2.1相结构表征以及微观形貌分析

3.2.2电学性能表征

3.2.3荧光性能表征

3.3本章小结

4结论及展望

参考文献

在学研究成果

致谢