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《稀土離子摻雜CaBi8Ti7O27共生鉍層狀壓電陶瓷結(jié)構(gòu)與性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、分類號(hào)學(xué)校代碼10408密級(jí)研究生學(xué)號(hào)1520021004碩士學(xué)位論文稀土離子摻雜CaBi8Ti7O27共生鉍層狀壓電陶瓷結(jié)構(gòu)與性能研究StudyonStructuresandPropertiesofRare-earthIonsDopedCaBi8Ti7O27IntergrowthBismuthLayer-structuredPiezoelectricCeramics學(xué)位申請(qǐng)人樊剛江向平教授導(dǎo)師姓名及職稱陳超副教授專業(yè)名稱材料科學(xué)與工程研究方向功能材料與器件所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018-5景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈
2、交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日碩士學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)
3、位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。本學(xué)位論文屬于不保密□。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日摘要鉍層狀鐵電材料具有高居里溫度、低介電損耗、低老化率等優(yōu)點(diǎn)，因而在高溫壓電傳感器、能量轉(zhuǎn)換器、濾波器和鐵電存儲(chǔ)器等方向具備應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)該材料也具有聲子能量低、禁帶寬度大、物理化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是一種良好的稀土發(fā)光基質(zhì)材料。但是該材料的自發(fā)極化限制在a-b二維平面內(nèi)，導(dǎo)致極化困難、壓電性能較差，從而影響了鉍層狀壓電陶瓷的實(shí)際應(yīng)用。相較于B位離子摻雜，A位離子摻雜能夠更加有效的提高電性能，因?yàn)锳位摻雜更容易改變鉍層狀陶瓷的
4、結(jié)構(gòu)和極化過(guò)程。眾所周知，稀土離子被廣泛使用不僅僅因?yàn)樗梢蕴岣邏弘?、鐵電材料性能，還因其具有獨(dú)特的電子構(gòu)型，也常被用作激活劑來(lái)制備高效的發(fā)光材料。因此，本論文以CaBi3+3+3+8Ti7O27共生陶瓷為基體，研究Ce、Eu和Pr離子摻雜對(duì)CaBi8Ti7O27陶瓷材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)、各項(xiàng)電學(xué)性能和光致發(fā)光特性的影響。研究?jī)?nèi)容主要分為以下三個(gè)部分：首先，利用固相法制備了Ce3+離子摻雜的CaBi3+8Ti7O27(CBT-BIT-xCe,x=0.00,0.02,0.04,0.06,0.08和0.10)共生陶瓷。利用XRD，HR-TEM，Raman，介電譜，阻抗譜等
5、分析測(cè)試手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和電性能進(jìn)行表征。Ce元素在陶瓷材料中主要是以Ce3+離子的形式占據(jù)著類鈣鈦礦層的A位，也存在少量的Ce4+離子進(jìn)入B位。Ce3+離子摻雜導(dǎo)致陶瓷晶格畸變?cè)黾訌亩嵘颂沾傻木永餃囟?。在高溫區(qū)域陶瓷晶粒內(nèi)部的氧空位對(duì)電傳導(dǎo)起主要作用，Ce3+離子摻雜使得陶瓷電導(dǎo)活化能增加是因?yàn)檠蹩瘴粷舛葴p少，進(jìn)而導(dǎo)致介電損耗的減小和壓電性能的提升。當(dāng)摻雜量到達(dá)x=0.06時(shí)，陶瓷獲得最佳電性能，居里溫度為746℃，壓電常數(shù)為22pC/N。其次，制備了Eu3+離子摻雜的CaBi3+8Ti7O27(CBT-BIT-xEu,x=0.00,0.05,0.10,0.
6、15和0.20)共生陶瓷，研究了Eu3+離子摻雜量對(duì)CBT-BIT陶瓷材料結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能及發(fā)光性能的影響。Eu3+離子沒(méi)有進(jìn)入鉍氧層而是占據(jù)類鈣鈦礦層的A位，Eu3+離子摻雜量的增加沒(méi)有改變陶瓷樣品典型的片狀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明適量的Eu3+離子摻雜使得陶瓷材料居里溫度升高，壓電性能提高，介電損耗減小。在465nm波長(zhǎng)激光的激發(fā)下，所有摻雜樣品在596nm和617nm處可觀察到強(qiáng)而尖銳的橙光和紅光發(fā)射峰。CBT-BIT-0.10Eu3+陶瓷具有最佳的發(fā)光性能和最好的電性能：Tc=758℃，d33=12pC/N，tanδ<1%。最后，采用Pr3+離子摻雜CaBi3+8
7、Ti7O27(CBT-BIT-xPr,x=0.00,0.005,0.010,0.015和0.020)共生陶瓷，研究了Pr3+離子摻雜量的改變對(duì)CBT-BIT陶瓷結(jié)構(gòu)、電學(xué)及發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明一定量的Pr3+離子摻雜沒(méi)有I明顯改變居里溫度，但使得介電損耗減少、壓電常數(shù)從7pC/N逐漸提升至11pC/N。Pr3+離子摻雜陶瓷樣品在波長(zhǎng)為450nm光源的激發(fā)下，從樣品的發(fā)射光譜中可以觀測(cè)到一個(gè)位于611nm處的強(qiáng)紅光發(fā)射峰，一個(gè)位于653nm處的弱紅光發(fā)射峰。隨著Pr3+離子摻雜量的增加，陶瓷樣品的熒光強(qiáng)度逐漸增加。由樣品的CIE色度圖可知，CBT-BIT-0
8、.020Pr3+陶瓷處于橙紅顯色區(qū)域并
