本文主要研究内容
作者薛赛东（2019）在《无铅铁电压电单晶的性能调控及其微观结构》一文中研究指出：铁电压电材料在国民经济和国防科技中占有重要地位,压电材料的发展趋势是高性能、高温度稳定性以及对环境友好。能够替代传统的锆钛酸铅（PZT）、铌镁酸铅（PMN）等含铅体系的新型无铅铁电压电材料是当前铁电学科的研究重点。钛酸铋钠（NBT）和铌酸钾钠（KNN）体系以优异的铁电、压电、介电性能和较高的居里温度被认为是具应用潜力的无铅铁电材料,因此本论文以NBT和KNN基无铅铁电单晶为研究对象,主要开展了晶体生长及电学、光学性能表征,晶体多层次、多尺度的结构研究及其性能调控研究。研究了0.2 at%Fe3+掺杂对0.95Na1/2Bi1/2TiO3-0.05BaTiO3（NBBT5）单晶压电性能、铁电性能的影响机制。发现Fe3+掺杂可以有效降低NBBT5晶体介电损耗,提高压电性能,NBBT5晶体d33为420 pC/N,而0.2 at%Fe3+掺杂NBBT5晶体d33为590 pC/N。利用压电力显微镜（PFM）和透射电镜（TEM）研究了Fe3+掺杂前后微观畴结构的变化,结果发现Fe3+掺杂之后,NBBT5晶体畴尺寸更小,由微米量级减少至纳米量级,且畴密度更大,而这种结构有利于获得更高的压电响应。因此,更高密度的畴结构是0.2 at%Fe3+掺杂NBBT5晶体具有更高压电性能的畴结构起源。由于铁电材料内部具有不同尺度、不同层次的结构,有畴结构、相结构、极性纳米微区等。因此本论文从多层次结构研究了NBBT晶体的高压电响应机理。利用群论工具可以研究NBBT晶体的空间群相结构,而NBBT的相结构对压电性能有着重要的影响。利用群论工具计算了NBBT不同空间群声子模的数目,并根据这些结果设计拉曼散射实验。利用拉曼光谱研究了NBBT5与0.5%Fe3+掺杂NBBT5单晶场致相变,实验发现NBBT5零场下为R3c相,氧八面体扭转方式为a-a-a-,存在反相畴界（APB）,加电场未发生相变,而APB的存在会抑制畴壁的移动,不利于获得更高的压电性能;Fe3+掺杂NBBT5零场为P4bm相（氧八面体扭转方式为a0a0c+）,加电场可诱导P4mm相（氧八面体扭转方式为a0a0c0）,P4mm相氧八面体不扭转,不存在反相畴界（APB）,因此电场诱导的P4mm相是0.5%Fe3+掺杂NBBT具有更高压电响应的相结构起源。利用顶部籽晶生长法（TSSG）成功生长出了KNN单晶、Mn4+掺杂KNN晶体和Er3+掺杂KNN单晶,并研究了晶体的压电性能与介电性能,其性能远低于NBBT晶体。然而Er3+掺杂KNN单晶具有良好的上转换发光性能,且为半导体。研究不同退火条件对上转换发光以及电导性能的影响规律,结果发现退火温度越高,退火气氛中氧气含量越高,晶体氧空位越少,缺陷能级越窄,980 nm光子激发下的光生载流子更少,电导率越低,800℃氧气退火之后晶体由半导体转变为绝缘体;而氧空位能够吸收980 nm光子,因此氧空位越多,上转换发光强度越低,而500℃真空退火之后晶体上转换发光性能消失。根据不同退火条件下XPS结果可知,未退火样品为Nb4+与Nb5+共存,800℃氧气退火之后只存在Nb5+,500℃真空退火之后Nb4+增多,Nb4+的出现使得晶体为半导体,800℃氧气退火之后Nb4+的消失使得晶体转变为绝缘体。根据升温上转换发光激发谱,温度越高,荧光强度越低,此为温度诱导的荧光猝灭;而两个绿光峰强度之比与1/T呈线性关系,这一特性使得Er3+掺杂KNN晶体可用于制备温度传感器。
Abstract
tie dian ya dian cai liao zai guo min jing ji he guo fang ke ji zhong zhan you chong yao de wei ,ya dian cai liao de fa zhan qu shi shi gao xing neng 、gao wen du wen ding xing yi ji dui huan jing you hao 。neng gou ti dai chuan tong de gao tai suan qian （PZT）、ni mei suan qian （PMN）deng han qian ti ji de xin xing mo qian tie dian ya dian cai liao shi dang qian tie dian xue ke de yan jiu chong dian 。tai suan bi na （NBT）he ni suan jia na （KNN）ti ji yi you yi de tie dian 、ya dian 、jie dian xing neng he jiao gao de ju li wen du bei ren wei shi ju ying yong qian li de mo qian tie dian cai liao ,yin ci ben lun wen yi NBThe KNNji mo qian tie dian chan jing wei yan jiu dui xiang ,zhu yao kai zhan le jing ti sheng chang ji dian xue 、guang xue xing neng biao zheng ,jing ti duo ceng ci 、duo che du de jie gou yan jiu ji ji xing neng diao kong yan jiu 。yan jiu le 0.2 at%Fe3+can za dui 0.95Na1/2Bi1/2TiO3-0.05BaTiO3（NBBT5）chan jing ya dian xing neng 、tie dian xing neng de ying xiang ji zhi 。fa xian Fe3+can za ke yi you xiao jiang di NBBT5jing ti jie dian sun hao ,di gao ya dian xing neng ,NBBT5jing ti d33wei 420 pC/N,er 0.2 at%Fe3+can za NBBT5jing ti d33wei 590 pC/N。li yong ya dian li xian wei jing （PFM）he tou she dian jing （TEM）yan jiu le Fe3+can za qian hou wei guan chou jie gou de bian hua ,jie guo fa xian Fe3+can za zhi hou ,NBBT5jing ti chou che cun geng xiao ,you wei mi liang ji jian shao zhi na mi liang ji ,ju chou mi du geng da ,er zhe chong jie gou you li yu huo de geng gao de ya dian xiang ying 。yin ci ,geng gao mi du de chou jie gou shi 0.2 at%Fe3+can za NBBT5jing ti ju you geng gao ya dian xing neng de chou jie gou qi yuan 。you yu tie dian cai liao nei bu ju you bu tong che du 、bu tong ceng ci de jie gou ,you chou jie gou 、xiang jie gou 、ji xing na mi wei ou deng 。yin ci ben lun wen cong duo ceng ci jie gou yan jiu le NBBTjing ti de gao ya dian xiang ying ji li 。li yong qun lun gong ju ke yi yan jiu NBBTjing ti de kong jian qun xiang jie gou ,er NBBTde xiang jie gou dui ya dian xing neng you zhao chong yao de ying xiang 。li yong qun lun gong ju ji suan le NBBTbu tong kong jian qun sheng zi mo de shu mu ,bing gen ju zhe xie jie guo she ji la man san she shi yan 。li yong la man guang pu yan jiu le NBBT5yu 0.5%Fe3+can za NBBT5chan jing chang zhi xiang bian ,shi yan fa xian NBBT5ling chang xia wei R3cxiang ,yang ba mian ti niu zhuai fang shi wei a-a-a-,cun zai fan xiang chou jie （APB）,jia dian chang wei fa sheng xiang bian ,er APBde cun zai hui yi zhi chou bi de yi dong ,bu li yu huo de geng gao de ya dian xing neng ;Fe3+can za NBBT5ling chang wei P4bmxiang （yang ba mian ti niu zhuai fang shi wei a0a0c+）,jia dian chang ke you dao P4mmxiang （yang ba mian ti niu zhuai fang shi wei a0a0c0）,P4mmxiang yang ba mian ti bu niu zhuai ,bu cun zai fan xiang chou jie （APB）,yin ci dian chang you dao de P4mmxiang shi 0.5%Fe3+can za NBBTju you geng gao ya dian xiang ying de xiang jie gou qi yuan 。li yong ding bu zi jing sheng chang fa （TSSG）cheng gong sheng chang chu le KNNchan jing 、Mn4+can za KNNjing ti he Er3+can za KNNchan jing ,bing yan jiu le jing ti de ya dian xing neng yu jie dian xing neng ,ji xing neng yuan di yu NBBTjing ti 。ran er Er3+can za KNNchan jing ju you liang hao de shang zhuai huan fa guang xing neng ,ju wei ban dao ti 。yan jiu bu tong tui huo tiao jian dui shang zhuai huan fa guang yi ji dian dao xing neng de ying xiang gui lv ,jie guo fa xian tui huo wen du yue gao ,tui huo qi fen zhong yang qi han liang yue gao ,jing ti yang kong wei yue shao ,que xian neng ji yue zhai ,980 nmguang zi ji fa xia de guang sheng zai liu zi geng shao ,dian dao lv yue di ,800℃yang qi tui huo zhi hou jing ti you ban dao ti zhuai bian wei jue yuan ti ;er yang kong wei neng gou xi shou 980 nmguang zi ,yin ci yang kong wei yue duo ,shang zhuai huan fa guang jiang du yue di ,er 500℃zhen kong tui huo zhi hou jing ti shang zhuai huan fa guang xing neng xiao shi 。gen ju bu tong tui huo tiao jian xia XPSjie guo ke zhi ,wei tui huo yang pin wei Nb4+yu Nb5+gong cun ,800℃yang qi tui huo zhi hou zhi cun zai Nb5+,500℃zhen kong tui huo zhi hou Nb4+zeng duo ,Nb4+de chu xian shi de jing ti wei ban dao ti ,800℃yang qi tui huo zhi hou Nb4+de xiao shi shi de jing ti zhuai bian wei jue yuan ti 。gen ju sheng wen shang zhuai huan fa guang ji fa pu ,wen du yue gao ,ying guang jiang du yue di ,ci wei wen du you dao de ying guang cu mie ;er liang ge lu guang feng jiang du zhi bi yu 1/Tcheng xian xing guan ji ,zhe yi te xing shi de Er3+can za KNNjing ti ke yong yu zhi bei wen du chuan gan qi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自上海师范大学的薛赛东，发表于刊物上海师范大学2019-06-17论文，是一篇关于铁电单晶论文,无铅论文,压电效应论文,拉曼散射论文,上转换发光论文,上海师范大学2019-06-17论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自上海师范大学2019-06-17论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：铁电单晶论文; 无铅论文; 压电效应论文; 拉曼散射论文; 上转换发光论文; 上海师范大学2019-06-17论文;