PLZT透明陶瓷的微区组分调控及梯度设计与电光性能研究

作     者：吴文杰 何代华 程思远 何夕云 

作者机构：上海理工大学材料与化学学院 中国科学院上海硅酸盐研究所 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2024年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划(2023YFB3812000) 

主　　题：透明陶瓷 镧掺杂锆钛酸铅 梯度设计 温度稳定性 电光系数 铁电性能 光学透过率 

摘      要：镧掺杂锆钛酸铅（PLZT）透明陶瓷因其优异的光学透明性和电光效应，在现代光通信和高能激光技术等领域具有重要应用前景。然而PLZT透明陶瓷的电光性能对环境温度变化非常敏感，增加了其在宽温度范围电光调制器中的应用难度。本文围绕PLZT（10/65/35）透明陶瓷开展了材料铁电、介电及电光性能随温度变化的相关研究，通过对关键掺杂离子La3+含量的微区调控和构建一定分布梯度，改善材料的电光性能及其温度稳定性。通过传统氧气氛热压烧结获得系列纯钙钛矿相结构的PLZT陶瓷，材料显微结构均匀致密；所有样品均呈现良好的光学透过率（52%～60%，λ=632.8 nm）；随着La3+含量微量增加，PLZT陶瓷的介电峰谱弛豫性增大，同时微区La3+组分波动性增强的0-3复合和2-2复合PLZT陶瓷的介电温谱谱峰显著展宽且介电常数峰值提高；随温度的升高，陶瓷样品的铁电电滞回线（P-E）中最大极化值(Pmax)、剩余极化值(Pr)和矫顽力场强(Ec)逐渐减小；0-3复合和2-2复合PLZT（10/65/35）陶瓷的铁电极化值Pmax比均匀混合PLZT（10/65/35）陶瓷明显提高，且其等效二次电光系数在弥散相变温区显著增加。