新型热释电材料性能及其在红外探测器中的应用

摘要：

弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅(PMNT),Mn掺杂PMNT,三元系铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅(PIMNT)和 Mn掺杂PIMNT)不仅具有优异的压电性能,而且还具有非常优异的热释电性能。通过对弛豫铁电单晶的介电、热释电性能随固熔体组成、结晶学取向的研究,发现了[111]取向的PMN-0.26PT 和掺锰 PMN-0.26PT 单晶的本征热释电系数分别达到15.3×10-4 C/m2 K和17.2×10-4 C/m2 K,具有优异的热释电综合性能。掺杂后,二元和三元体系弛豫铁电单晶的介电损耗降至0.0005,使得Mn掺杂PMN-0.26PT单晶的探测优值从15.3×10-5 Pa-1/2提高至40.2×10-5 Pa-1/2,Mn掺杂PIMNT的探测优值达到19.5×10-5 Pa-1/2。高Curie温度(TC)PIMNT (41/17/42)和Mn掺杂PIMNT (23/47/30)单晶的TC分别达到253℃和179℃。采用红外吸收率更高的多壁碳纳米管作为吸收层,制备了基于 Mn掺杂PMNT单晶的高性能热释电探测器,该探测器的电压响应率达到115 kV/W (10 Hz),探测率在4 Hz和10 Hz时分别达到3.0×109 cm·Hz1/2/W和2.21×109 cm·Hz1/2/W,性能比目前商用的高性能LiTaO 3探测器要高出4倍之多,弛豫铁电单晶线阵红外探测器也显示出了明显的性能优势。

关键词：弛豫铁电单晶、热释电性能、探测优值、多壁碳纳米管

分类号：O799(晶体物理化学过程)

资助基金：国家“973”计划2013CB632902--3,2009CB623305,2013CB6329052,2013CB632906;国家自然科学基金61001041,11090332,51272268;上海市科委12DZ0501000;中科院上海技术物理所开发课题IIMDKFJJ-11-08;上海硅酸盐研究所创新基金Y29ZC4140G,Y39ZC4140G;上海市电力公司52091413502W。

在线出版日期：2014-05-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：423-431