摘要
铁电压电材料因其优异的电、力、光等性能在驱动器、换能器、传感器、微型机电系统等器件中获得了广泛应用，随着微电子及光电子器件不断的集成化与微型化，迫切需要发展高质量的低维铁电及铁电复合功能材料。本论文在前期的研究基础之上，采用静电纺丝方法开发了一维铁电及铁电发光纳米纤维，通过在铁电相BaTiO3中引入稀土发光中心Er3+(Ba1-3x/2ErxTiO3，BTO:xEr)，获得了兼有铁电及上转换发光性能的纳米纤维；另一方面，前期研究表明(1-y)Bi0.5Na0.5TiO3-yBaTiO3(BNT-BT，BNT-yBT)在准同型相界（Morphotropic Phase Boundary，MPB）附近具有优良的压电及机电耦合性能。 本研究主要内容包括：⑴采用溶胶-凝胶与静电纺丝工艺相结合制备得到一维BTO:xEr上转换发光纳米纤维，研究了材料的结晶程度、稀土离子掺杂浓度及外界温度对发光性能的规律，随着热处理温度的提高，纤维的特征峰发光强度显著增强；发光强度随着稀土离子Er3+含量的增加先增大后较少，在 x=0.02时，强度达到最大值；变温的研究结果表明，当基质材料在130 oC附近经历铁电向顺电相转变时，发光强度会发生异常增强，这一现象表明铁电基质材料相结构改变可明显影响到发光性能，这为在低维体系中利用铁电场实现对发光性能的调控提供了参考。⑵选取不同的代表性组分，制备了一系列的BNT-yBT纳米纤维（y=0，0.04，0.07，0.10），相结构及显微结构分析表明纤维具有纯的钙钛矿结构，结晶良好，利用压电力显微镜表征了纤维的微区电畴及机电耦合响应，通过计算得到y=0，0.04，0.07，0.10组分纤维对应的等效压电系数d33,eff分别为84.0 pm/V，72.6 pm/V，109.0 pm/V，125.2 pm/V，纤维总体呈现良好的压电及机电耦合响应，与前期报道的薄膜压电系数相近，需要指出的是，MPB组分BNT-0.07BT下相应的等效压电系数比BNT-0.10BT要略小，这与体材料的研究结果有所不同，可能跟微区下的静电响应的贡献有关。
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