【摘 要】
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在本文工作中,使用传统固相法,以(K0.5Na0.5)NbO3（KNN）为基础,固溶第二组元Sr(Bi0.5M0.5)O3（M=Ta,Nb）。通过调节第二组元不同成分,烧结出了具有优异透光性能的无铅透光铁电陶瓷。在此基础之上,选取透光性能较好的成分点进一步分别掺杂稀土元素Ho、Yb和Er,成功制备出了具有良好上转换发光性能同时保持优秀透光率的陶瓷样品,制备出了一种优秀的多功能材料。同时系统研究了稀
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在本文工作中,使用传统固相法,以(K0.5Na0.5)NbO3（KNN）为基础,固溶第二组元Sr(Bi0.5M0.5)O3（M=Ta,Nb）。通过调节第二组元不同成分,烧结出了具有优异透光性能的无铅透光铁电陶瓷。在此基础之上,选取透光性能较好的成分点进一步分别掺杂稀土元素Ho、Yb和Er,成功制备出了具有良好上转换发光性能同时保持优秀透光率的陶瓷样品,制备出了一种优秀的多功能材料。同时系统研究了稀土元素掺杂对陶瓷样品光学、电学、相结构以及微观结构的影响。具体研究内容如下:（1）设计并制备了（1-x）(K0.5Na0.5)NbO3-x Sr(Bi0.5Ta0.5)O3（x=0.018,0.02,0.022,0.024,0.026,0.028）陶瓷。研究了固溶不同含量的Sr(Bi0.5Ta0.5)O3（SBT）对陶瓷样品透光率、相结构、微观结构以及铁电和储能性能的影响。研究表明,随着SBT固溶含量的增加,陶瓷样品的透光率呈现先增大后减小的趋势,在x=0.022时,陶瓷样品的透光率达到最大,在可见光波波段（780nm）达到60.28%,在近红外波段（1100nm）达到72.14%;陶瓷样品的相结构随着第二组元SBT含量的增加,逐渐从四方相向立方相发生转变;陶瓷样品的晶粒尺寸随着第二组元SBT固溶含量的增加逐渐变大,其致密度逐渐降低;陶瓷样品的铁电性能,随着SBT固溶含量的增加逐渐减弱。（2）设计并制备了（1-x）(K0.5Na0.5)NbO3-x Sr(Bi0.5Nb0.5)NbO3（x=0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07）陶瓷。研究了固溶不同Sr(Bi0.5Nb0.5)O3（SBN）含量对陶瓷样品的透光率、微观结构、相结构、铁电性能和储能性能的影响。研究表明,第二组元S BN完全融入到了KNN晶胞当中,形成了纯的钙钛矿结构,没有第二相生成。S BN固溶含量为x=0.06时陶瓷样品的透光率达到最高,在可见光波段（780nm）透光率达到了64.64%,在近红外波段透光率达到了71.68%（1100nm）。陶瓷样品的晶粒尺寸随SBN固溶含量的增加呈现逐渐增加然后减小的规律。随着SBN固溶量的增加,陶瓷样品的铁电和储能性能逐渐渐弱,剩余极化强度从24.5μC/cm~2减小到8.7μC/cm~2,可回收储能密度从1.05J/cm~3降至0.54J/cm~3。（3）设计并制备了0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06Sr(Bi0.5Nb0.5)O3:x wt%Er3+（x=0.1～0.4）陶瓷。系统研究了Er3+掺杂对于陶瓷样品光学性能、电学性能、相结构和微观结构的影响。结果表明,陶瓷样品均处在光学各向异性最弱的伪立方相结构。陶瓷样品的透光率在可见光波段（780nm）均处在70%以上,在近红外波段透光率最高达到了80.25%。随着Er3+掺杂含量的增加,陶瓷样品的上转换发光强度,逐渐增强然后减弱,当Er3+掺杂量x=0.03wt%时陶瓷样品发射光谱的荧光峰强度达到最高。通过扫描电镜测试可以看到,陶瓷样品的晶粒尺寸达到了纳米级别具有致密的微观结构。表明成功制备了一种具有优秀透光率和上转换发光性能的多功能材料。（4）设计并制备了0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06Sr(Bi0.5Nb0.5)O3:0.1wt%Ho3+/xw t%Yb3+（x=0.5,1,1.5,2）陶瓷。系统研究了Yb3+作为发光敏化剂不同掺杂含量时对陶瓷样品光学性能、电学性能、相结构和微观结构的影响。结果表明Yb3+可以显著增强Ho3+作为发光中心的上转换发光强度,在550nm和650nm波段存在两个很强的荧光峰,并且随着Yb3+掺杂含量的增加上转换发光强度会进一步增强。X RD结果显示样品具有纯的钙钛矿结构,没有杂项生成。陶瓷样品的透光率随着Yb3+掺杂含量的增加逐渐降低。随着Yb3+掺杂含量的增加陶瓷样品的晶粒逐渐变大,使其致密度渐渐降低。
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