[发明专利]一种钕掺杂铌镁酸铅-钛酸铅材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种钕掺杂铌镁酸铅‑钛酸铅材料，包括其的铁电发光材料是稀土元素掺杂的ABO₃型钙钛矿氧化物材料。该材料结合了铁电材料优良的铁电、压电性能和稀土元素良好的发光特性，使得该材料具有发光性能的电场可调性，是一种具有铁电、压电和发光性能的多功能材料。

技术领域

本申请涉及一种钕掺杂铌镁酸铅-钛酸铅材料，属于铁电发光多功能材料领域。

背景技术

智能材料作为现代高技术新材料发展的一个重要方向，需要实现结构功能化、功能多样化。智能材料应该具备的感知功能中就包括能够检测并且识别外界或内部的电、光、热、应力和应变等，本发明提出的新型材料就是具有铁电、压电性能和发光性能的多功能材料，能够实现功能的多样化，除了感知功能还能在接收外界刺激下发挥驱动功能，响应外界的变化。

目前大部分的发光材料主要集中在光学性能的研究上，功能单一，难以实现材料的多功能化。钙钛矿结构的铁电材料具有优良的铁电、压电、介电、电光等电学性能，在电子工业以及光学领域具有潜在的应用价值。以铁电材料为基质的发光材料可以同时具有铁电、压电和光学性能，加速器件的多功能化、集成化和小型化。目前的铁电发光材料多集中在多晶陶瓷材料，其应用前景受到限制，且发光波段主要集中在可见区域。铁电发光材料中的发光性能受到晶体对称性、极化、极化翻转等多种因素影响，但陶瓷材料的多晶特性难于分析晶体对称性、极化、极化翻转对发光性能的影响。

发明内容

本发明的一方面提供了一种钕掺杂铌镁酸铅-钛酸铅材料，所述钕掺杂铌镁酸铅-钛酸铅材料具有钙钛矿型晶体结构。

钙钛矿结构可以用ABO₃表示，A位阳离子呈12配位结构，位于由B位八面体构成的空隙内。

在优选的实施方式中，所述钕掺杂铌镁酸铅-钛酸铅材料的化学式为(Nd_xPb_1-3x/2)[(Mg_1/3Nb_2/3)_1-yTi_y]O₃；

其中，0.01≤x≤0.05,0.28≤y≤0.65；

优选地，x＝0.02,0.31≤y≤0.39。

本发明的另一方面提供了一种钕掺杂铌镁酸铅-钛酸铅材料的制备方法，所述方法至少包括以下步骤：

a)将含有钕源、铅源、镁源、铌源、钛源的原料与助熔剂混合后，置于900～1100℃恒温不少于12小时，得到初始熔体；

b)将籽晶与初始熔体接触，采用顶部籽晶法生长得到所述钕掺杂铌镁酸铅-钛酸铅材料。

在优选的实施方式中，步骤a)中所述钕源为Nd₂O₃，铅源为PbO，镁源为MgO，铌源为Nb₂O₅，钛源为TiO₂；

所述助熔剂为PbO和B₂O₃的混合物。

在优选的实施方式中，所述含有钕源、铅源、镁源、铌源、钛源的原料与助熔剂的摩尔比为1：2～10。

在优选的实施方式中，步骤b)所述顶部籽晶法生长的条件为：

降温速率为：1～5℃/天；

籽晶杆旋转的速率为：0～20/分钟。

本发明的又一方面提供了一种铁电发光材料，含有上述钕掺杂铌镁酸铅-钛酸铅材料或根据上述方法制备得到的钕掺杂铌镁酸铅-钛酸铅材料。