PSN-PMN-PT∶Er3+晶体Judd-Ofelt理论分析

张 锦，惠增哲，何爱国，王信哲，王梓骅

(西安工业大学，陕西省光电功能材料与器件重点实验室，西安 710021)

1 引 言

铌镁酸铅-钛酸铅[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3，简记为PMN-PT]弛豫铁电单晶的诞生已有近40年的历史，与传统的铁电、压电材料相比，PMN-PT弛豫铁电单晶具有优异的铁电、压电、介电、热释电特性以及较高的机电耦合系数[1-3]，已成功地应用在压电传感器、驱动器、医用超声换能器、高温电容器等器件中。后来，研究人员又陆续生长出铁电、压电性能与PMN-PT相当，且具有更高居里温度和三方-四方相变温度的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅[4-5]和铌钪酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅[Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3简称PSN-PMN-PT][6]以及Mn掺杂铅基弛豫铁电单晶[7]。最近研究发现：在弛豫铁电单晶中掺杂稀土离子后，稀土离子不仅会进一步提高弛豫铁电单晶的电学特性[8-10]，而且还可以使弛豫铁电单晶产生发光特性[9-10]。这一发现使得铅基弛豫铁电单晶有望成为集电-机-光为一体的新型多功能晶体。目前，稀土掺杂弛豫铁电晶体的研究主要集中在晶体生长技术以及稀土离子对弛豫铁电晶体电学性能的改性上，对稀土离子在弛豫铁电晶体场中的发光特性报道文献比较少，对稀土离子在弛豫铁电晶体场中的光谱性质分析理论计算工作还没有文献报道。

本文采用高温溶液法制备了Er3+掺杂0.06PSN-0.61PMN-0.33PT弛豫铁电单晶，利用Judd-Ofelt理论分析计算了Er3+在PSN-PMN-PT弛豫铁电晶体场中的振子强度参数和光谱参数，探索了该弛豫铁电晶体的上转换发光特性，期待PSN-PMN-PT∶Er3+弛豫铁电单晶成为一种新型发光晶体，使PSN-PMN-PT弛豫铁电晶体的应用领域从传统的铁电、压电器件扩展到光学器件、光-电耦合器件以及光-机-电耦合器件中。……