【摘 要】
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铁电陶瓷材料因为具有优异的介电、压电、铁电和电致伸缩性能,使其适合于应用换能器、驱动器、传感器等电子器件。其中二元系压电陶瓷铌镁酸铅-钛酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x Pb Ti O3（PMN-x PT）和三元系压电陶瓷铌镁酸铅-锆钛酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb ZrxTi1-xO3（PMN-PZ-PT）更是其中高性能压电材料的典型代表,受到了广泛的研究及应用。稀土元素被称
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铁电陶瓷材料因为具有优异的介电、压电、铁电和电致伸缩性能,使其适合于应用换能器、驱动器、传感器等电子器件。其中二元系压电陶瓷铌镁酸铅-钛酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x Pb Ti O3（PMN-x PT）和三元系压电陶瓷铌镁酸铅-锆钛酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb ZrxTi1-xO3（PMN-PZ-PT）更是其中高性能压电材料的典型代表,受到了广泛的研究及应用。稀土元素被称为工业维生素,常常用作提高材料性能的掺杂剂。在铁电陶瓷中,通过掺杂稀土离子将铁电陶瓷的电学性能与光学性能结合起来以获得高性能材料。本文主要研究内容包括采用高温固相烧结法制备了稀土Eu3+掺杂的二元系陶瓷PMN-28PT和三元系陶瓷0.38PMN-x PZ-（0.62-x）PT,以及相应的无掺杂稀土Eu3+的陶瓷样品进行性质研究。通过对实验过程条件的优化处理,将焦绿石相转化为钙钛矿相,最终得到纯相的陶瓷样品,为以后的电学及光学性能测试打下基础。之后研究了Eu3+掺杂对铁电陶瓷物相结构和微观形貌的影响,并对Eu3+掺杂带来的影响进行了阐述。接着对PMN-28PT:x Eu3+（x=0、0.5、1.5、2.5）陶瓷样品进行了电学和光学性能的测试研究。其中电学方面进行了压电性能、介电性能、铁电性能的测试,得到了不同稀土Eu3+掺杂浓度对PMN-28PT陶瓷压电常数d33、介电常数εr、介电驰豫情况、居里温度Tc、铁电回线、平面机电耦合系数kp,机械品质因数Qm的影响,并对其原因进行了合理阐述。对于光学性能方面,通过特定激光器激发稀土Eu3+掺杂样品,得到陶瓷样品的发射谱,通过与Eu3+的特征发射谱对比,对掺杂后陶瓷的光学性能进行分析。最后对三元系陶瓷0.38PMN-x PZ-（0.62-x）PT陶瓷及相应掺杂稀土Eu3+浓度为2.5%的样品(即0.38PMN-x PZ-（0.62-x）PT:2.5Eu3+)进行了电学和光学性能的测试研究。在电学方面进行了压电性能、介电性能、铁电性能的测试,得到了陶瓷样品的相关电学常数,得出了稀土Eu3+掺杂对陶瓷电学性能带来的影响。并通过结合X射线衍射图得到了0.38PMN-x PZ-（0.62-x）PT及0.38PMN-x PZ-（0.62-x）PT:2.5Eu3+陶瓷样品的准同型相界区间。在三元系PMN-PZ-PT陶瓷的光学研究方面,同样采用激光器激发,得到陶瓷样品的发射谱,稀土Eu3+在三元系铅基陶瓷材料中显示出了特征峰。通过Eu3+的电偶极跃迁与磁偶极跃迁的发射强度比与陶瓷组分x的变化得出联系,并进行了合理阐述,这与陶瓷组分由四方相到伪立方相的转变有关。本文通过在铁电陶瓷中掺杂稀土Eu3+提高了铁电陶瓷的电学性能,并通过稀土Eu3+的光学特性研究了掺杂陶瓷样品的发光信息。通过电学性能与光学性能的结合为研究新型光机电功能材料奠定了基础。
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