PLZT透明电光陶瓷的掺杂改性及其铁电滞后效应研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:tb0401292
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PLZT透明电光陶瓷具有优异的电光性能,但较大的铁电滞后效应增加了电控光学器件的设计难度,由此限制了该材料的进一步应用。为了解决这一问题,本研究以Pb0.91La0.09(Zr0.65Ti0.35)0.9775O3(即PLZT(9/65/35))为基本组分,分别选用Ba2+、Nb5+两种元素对PLZT陶瓷ABO3钙钛矿结构进行A、B位微量掺杂,利用固相反应和通氧热压烧结工艺制备陶瓷材料,探究目标元素的掺杂对PLZT电光陶瓷介电性能、透过率、晶粒大小、相结构等的影响,并重点研究陶瓷样品铁电、电光性能的变化规律。其大致结果如下:(1)在Ba2+掺杂改性PLZT(Pb0.91-xBaxLa0.09(Zr0.65Ti0.35)0.9775O3)电光陶瓷的研究中,发现随Ba2+掺杂量的增加(x=0,0.01,0.02,0.04),PLZT陶瓷样品的矫顽场强、剩余极化值显著下降。当x=0.02时,PLZT陶瓷样品的剩余极化值呈现出最大下降量?135.4%,尽管此时样品的二次电光系数有少量降低(?43.9%),但仍然在适用范围内。PLZT陶瓷样品的弛豫相变温度Tm则随着Ba2+掺杂量的增加快速减小。(2)在Nb5+掺杂改性PLZT(Pb0.91La0.09(Zr0.65Ti0.35)0.9775-5y/4NbyO3)电光陶瓷的研究中,发现随Nb5+掺杂量的增加(y=0,0.005,0.010,0.015),陶瓷样品的铁电滞后显著减小。当y=0.010时,虽然PLZT陶瓷样品的二次电光系数下降?54.8%,但铁电滞后降低了?162.5%。(3)在Ba2+/Nb5+共掺改性PLZT(Pb0.91-xLa0.09Bax(Zr0.65Ti0.35)0.9775-5y/4NbyO3)电光陶瓷的研究中,发现随总的离子掺杂量增加,陶瓷样品的铁电回线明显细化,滞后效应大幅度降低。其中,当Ba2+掺杂量较小时(x=0,0.01,0.02),共掺较单独掺杂对铁电滞后的减小更为有效;当Ba2+掺杂量较大时(x=0.04),Nb5+的共掺杂对于铁电滞后减小的作用不明显,但陶瓷样品的弥散相变温度Tm提高,有利于样品温度稳定性的提高。总之,研究结果表明Ba2+、Nb5+离子微量掺杂对于减小PLZT(9/65/35)电光陶瓷的铁电滞后效应具有显著作用,两种离子共掺杂除上述作用外还有利于改善该陶瓷材料的热稳定性,具有更好的应用价值。
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