新型PMN-PT基铁电光学陶瓷制备及其高电光特性机理研究

Relaxor ferroelectric Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT) with La-modification exhibit very higher electro-optic properties、low cost、strong mechanical than LiNbO3 crystal and PLZT ceramics. In this project, the high transparence ceramics will be prepared, and the electro-optic of PMN-PT transparent ceramics will be discussed on the lattice structure and size of domain. The dielectric, hystesis loop, relaxor behaviors, and domain structures were shown that EO effect is strongly dependent on the electric properties.

铁电光学陶瓷具有高电光性能、低成本、机械强度高、易于大尺寸化及抗光损伤能力强等优点，在光通信及光相控阵雷达等民用及军用设备中有着重要的应用。PMN-PT基铁电材料的电光系数比LiNbO3及PLZT陶瓷有着大幅度的提高。本项目采用化学法制备高度均匀超细的PMNT陶瓷粉体，通过优化热压工艺制备高透过率的PMNT基铁电光学陶瓷；研究不同组分及微冠兴贸的PMN-PT基铁电光学陶瓷的电光性能及其温度特性；研究相变、微畴、宏畴结构及晶格缺陷对PMN-PT基铁电光学陶瓷电光性能的影响，获得其高电光系数的内部机理；利用本研究获得的高性能材料，制作出高性能的电光器件。

电光材料能通过电场调节光的幅值与相位，因此在光通讯等诸多领域都有着非常广泛的应用。PMN-PT透明铁电陶瓷与电光单晶相比，具有电光系数大，抗光损伤阈值高及偏振无关的优点，在新一代高速光开光等领域有着潜在的应用。但PMN-PT陶瓷难以制备透明，目前国际上仅BATI公司能制备出高透过率PMN-PT电光陶瓷。.本项目研究了利用柠檬酸盐法制备纳米PMN-PT陶瓷粉体，利用两步烧结法制备高透过率的PMN-PT铁电光学陶瓷，研究了不同烧结工艺对陶瓷光学透过率的影响；系统研究了不同PT含量、不同稀土掺杂的PMN-PT陶瓷的电畴等微结构、相变及其电学、光学性能，获得了不同掺杂对PMN-PT陶瓷结构、相变及性能的影响，本项目首次观察到电场下极性纳米微区的形成长大及交流强场下作用下由于电畴尺寸减小引起的PMN-PT陶瓷透过率增大等现象，阐明了PMN-PT陶瓷高电光特性的机理，及电畴对电光陶瓷光散射行为的影响规律；在此基础上，本项目成功制备出快响应的电控光散射器件，提供北方激光科技集团公司试用。. 本项目的研究工作在APL等国际学术期刊发表论文16篇，申请国家发明专利3项，已授权2项；在国际学术会议作大会报告1项，特邀报告3项；培养博士生2名，硕士生2名。. 本项目圆满完成了研究目标，项目的研究结果进一步改进烧结工艺，提高PMN-PT陶瓷的透过率及通过掺杂获得具有更高电光性能的PMN-PT透明铁电陶瓷都具有重要的意义。