【摘 要】
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近年来,钙钛矿型弛豫铁电单晶是压电性能最高的晶体,也是目前压电材料发展的重要阶段,进一步增强压电材料的压电性能以满足日益增长的压电器件的需求是现在大家所热衷于研究的领域。从而研究出高性能的弛豫铁电单晶也被广大研究者所追求,而PZN-PT晶体正因为这些优异的性能而被广泛的研究。本文用高温溶液法生长了PZN-7PT、Sm-PZN-7PT、PZN-6PT晶体,研究其相结构、电学、光学等性能,并用变温XR
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近年来,钙钛矿型弛豫铁电单晶是压电性能最高的晶体,也是目前压电材料发展的重要阶段,进一步增强压电材料的压电性能以满足日益增长的压电器件的需求是现在大家所热衷于研究的领域。从而研究出高性能的弛豫铁电单晶也被广大研究者所追求,而PZN-PT晶体正因为这些优异的性能而被广泛的研究。本文用高温溶液法生长了PZN-7PT、Sm-PZN-7PT、PZN-6PT晶体,研究其相结构、电学、光学等性能,并用变温XRD、变温拉曼等研究手段证实了晶体的相转变。XRD测试结果表明晶体均为典型的立方钙钛矿结构,并且Sm-PZN-PT衍射峰向大角度移动,说明Sm3+掺杂到PZN-7PT晶体中,与TEM结果相对应。电学测试结果表明PZN-7PT与PZN-6PT晶体性能很好,PZN-7PT晶体(001)面压电常数d33可以达到2400 PC/N,但是矫顽场Ec较低限制了大功率设备使用,通过掺杂后的Sm-PZN-7PT晶体矫顽场比未掺杂晶体提高了3倍,并且具有光致发光特性,扩宽了应用领域。并且拟合了不同频率下晶体的弛豫度,说明生长的晶体是性能较好的弛豫铁电单晶。光学测试结果表明,PZN-7PT、Sm-PZN-7PT与PZN-6PT晶体有6个明显拉曼峰,分别位于59 cm-1,136 cm-1,264 cm-1,400 cm-1,600 cm-1,777 cm-1附近。变温拉曼测试结果发现拉曼峰发生蓝移,半峰宽宽化,是由于温度升高,晶体内部热运动剧烈使得原子键能逐渐增强,而热运动的无序性使得晶体结构的有序性降低。对Sm-PZN-7PT晶体进行荧光测试结果表明,掺杂的Sm-PZN-7PT晶体有4个宽发射峰,分别位于563 nm(绿色)、596 nm(橙色)、643 nm(红色)和710 nm(红色)处。这些发射峰对应于Sm3+的~4G5/2→~6HJ(J=5/2、7/2、9/2和11/2)跃迁。在-190-310℃的温度范围内,这些发射峰的强度随着温度的升高而降低。平均荧光寿命最高可达0.076 ms。该研究结果为多功能器件的设计提供了许多新的思路。
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