[发明专利]钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201310728466.9 申请日: 2013-12-25
公开(公告)号: CN104744033A 公开(公告)日: 2015-07-01
发明(设计)人: 程文秀;何夕云;仇萍荪;曾霞;夏彬 申请(专利权)人: 中国科学院上海硅酸盐研究所
主分类号: C04B35/475 分类号: C04B35/475;C04B35/622
代理公司: 上海瀚桥专利代理事务所(普通合伙) 31261 代理人: 曹芳玲;郑优丽
地址: 200050 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 钛酸铋钠 钛酸钡 透明 电光 陶瓷 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

本发明属于透明功能陶瓷材料领域,具体涉及一种钛酸铋钠-钛酸钡无铅透明电光陶瓷及其制备方法。

背景技术

光通信的发展与光无源器件(光开关、光衰减器、光耦合器)密切相关,而光无源器件的质量很大程度上取决于制备光无源器件的材料。目前国内外光无源器件上广泛应用的电光材料为铌酸锂单晶材料,这类钙钛矿结构的晶体具有较强的一次电光效应和较高的居里温度以及很高的响应速度。但是由于生长技术长期得不到突破,目前还很难生长出符合化学计量比的铌酸锂晶体,使其性能难以满足客观要求。另外与电光陶瓷相比,铌酸锂的电光系数较低,材料制备和器件设计的成本较高,难以制备较大的尺寸以及组分的均匀性等问题促使材料科研人员加速了电光陶瓷的研究。

目前广泛研究的电光陶瓷主要是以PLZT(镧掺杂的锆钛酸铅)以及PLMN-PT(镧掺杂的铌镁酸铅-钛酸铅)为主。PLZT锆钛酸铅基是一类镧掺杂改性的弛豫透明铁电陶瓷,与铌酸锂单晶相比,PLZT具有更高的电光系数和透光性,较低的插入损耗和更宽的传输波长范围,响应速度快,工作电压低,驱动电压随温度变化稳定等特点。目前对透明电光陶瓷的研究主要集中在PLZT材料上,通过近40年的研究和积累,已有大量的PLZT透明陶瓷的研究和应用报告,但这类材料具有显著的电场诱导效应、偏振依赖散射损失等缺点,使得该类透明电光陶瓷在光通信技术中受到了一定的限制。

镧掺杂的铌镁酸铅-钛酸铅PLMN-PT透明电光陶瓷是上世纪90年代以来新出现的一类透明电光陶瓷。与PLZT相比其电光系数高3-5倍,电场诱导效应较弱,透光性较好。但是这类材料与PLZT相比制备工艺复杂,材料的性能稳定性差,目前国内只有少量的文献和专利报道,还未像PLZT一样形成稳定的产品供应。

随着电子信息技术的飞速发展,现在对电子元器件的小型化、功能化、低成本、高稳定性的要求更高,电光陶瓷材料及其应用研究也正在加深,期望得到具有性能好、品种多、增值高、污染少等优点的电光陶瓷材料。目前大规模使用的电光陶瓷材料主要是性能优异的以PZT为基的二元系(PLZT)及多元系陶瓷(PLMNT-PT),但是PbO(或Pb3O4)含量约占其原料总量的60%左右,PbO有毒、高温下具有挥发性,在材料的制备过程中危害环境。另外,含铅器件废弃后也会给人类及生态环境带来危害,如果将其回收实施无公害处理,所需成本将很高,甚至远高于当初器件的制造成本。

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