稀土Pr3+掺杂PMN-PT功能陶瓷荧光及电学性能研究.pdf

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1、硕士学位论文稀土Pr3+掺杂PMN-PT功能陶瓷荧光及电学性能研究STUDYOFPHOTOLUMINESCENCEAND3+ELECTRICPROPERTIESOFPRDOPEDPMN-PTMULTIFUNCTIONALCERAMICS赵爽哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：0469学校代码：10213国际图书分类号：533.9密级：公开理学硕士学位论文3+稀土Pr掺杂PMN-PT功能陶瓷荧光及电学性能研究硕士研究生：赵爽导师：郑立梅副教授申请学位：理学硕士学科：物理学所在单位：理学系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classi

2、fiedIndex:0469U.D.C:533.9DissertationfortheMasterDegreeinScienceSTUDYOFPHOTOLUMINESCENCEAND3+ELECTRICPROPERTIESOFPRDOPEDPMN-PTMUTIFUNCTIONALCERAMICSCandidate：ZhaoShuangSupervisor：AssociateProfessorZhengLimeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PhysicsAffiliation：Depa

3、rtmentofPhysicsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士毕业论文摘要近年来，大量科研人员对Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT)陶瓷的研究愈发火热，原因在于PMN-PT体系在准同相界处表现出了巨压电性，其d33可达到2500pC/N以上，介电常数也达到了20000以上，由于其良好的压电铁电性，常被用作超声换能器、压电传感器等材料。而近年来，大量科研者喜欢将稀土离子掺杂在这种材

4、料中，使之多功能化，既具有良好的压电铁电性又具有荧光特性多功能材料，由于许多稀土离子掺杂PMN-PT材料均发生光的猝灭现象，而将Pr3+掺杂其中利用氙灯激发发生了较强的荧光，所以本课题选用Pr3+掺杂PMN-PT材料作为研究对象。本课题的研究内容主要分为两条线，第一条线：控制PT浓度，制备出(1-x)PMN-xPT陶瓷，其中x分别等于0.2，0.33，0.35，0.4，研究其电学性能并从中选出电学性能最优的组分；第二条线：制备出xPr3+掺杂0.67PMN-0.33PT，控制Pr3+浓度，0.2mol%，1mol%，2mol%，4mol%以及Pr3+浓度为

5、0的PMN-PT陶瓷，从中挑选出荧光性能最优的组分；最后，结合其电学性能及荧光性能，挑选出最佳的组分。本次实验利用的是传统的固相反应法合成陶瓷Pr3+掺杂的PMN-PT陶瓷，反复制备，一步一步优化，制备出致密性高晶粒饱满的陶瓷，并通过X射线衍射仪（XRD）对其进行物相表征，利用扫描电子显微镜（SEM）观察其表面形貌。然后将制备的陶瓷进行被银，以进行接下来的电学性能的测试。其次，通过改变PT的浓度测试陶瓷的电学性能，测得P-E曲线，d33，并进行分析，以及光学性能，测得荧光光谱图，结合电学性能及光学性能分析找出规律；找出最优的PT浓度之后，在改变Pr3+浓度

6、，测得荧光光谱图，找出发光最优浓度，并测试其电学性能，从而选出集光学性能及电学性能最合适的浓度。除此之外，本文还测试了陶瓷的介电温谱，观察当温度变化其介电常数随温度的变化，从而观察其居里温度（铁电体转变为顺电体的相变点），进而了解当Pr3+浓度改变其相变点的变化趋势。本论文的研究内容能够实现陶瓷的多功能化，促进铁电压电材料与荧光材料的交叉研究。关键词：Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3;电学性能；介电性能；光学性能；多功能材料；-I-哈尔滨工业大学理学硕士毕业论文AbstractInrecentyears,theresearchofPb(Mg

7、1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT)ceramicshasbecomemoreandmorepopularbecausethePMN-PTsystemexhibitgiantpiezoelectricityatthequasi-incophaseboundary.Thed33canreach2500pC/Normore,andthedielectricconstantalsoreachesmorethan20,000.Duetoitsgoodpiezoelectricferroelectricity,d33isoftenusedasan

8、ultrasonictransducer,piezoelectri