基于高性能Metglas/PMNT的MPP结构磁电复合材料的交流极化研究

近年来,基于高性能Metglas/PMNT的磁电复合材料的弱磁传感器受到广泛关注。随着磁电复合材料的深入研究,发现Multi-Push-pull磁电复合材料具有磁电系数高,内部噪声低等诸多优点,在弱磁场探测领域展现出巨大的应用前景。考虑到MPP结构的磁电复合材料的通常使用的是三方相的PMNT单晶和Metglas非晶合金,使用交流极化(ACP)方法改善MPP结构磁电复合材料的磁电响应。采用交流极化的方法来提升PMNT单晶的性能,通过探索不同的极化条件(包括极化温度、极化电压和极化频率)来提升MPP结构磁电复合材料的磁电系数,从而提升磁电传感器的弱磁探测能力。

基于PMNT晶片热释电型太赫兹探测器的设计与应用(特邀)

针对太赫兹探测器的研究现状,分析研究了现有太赫兹探测器的优缺点,并对热释电型太赫兹探测器的热释电材料和吸收材料进行研究,提出了一种基于铌镁钛酸铅(PMNT)晶片的新型太赫兹探测器的设计和制作方法。用PMNT晶片作为热释电材料,碳纳米管作为吸收材料,使用精密减薄抛光工艺和溅射电极工艺等工艺技术,完成了新型热释电太赫兹探测器的设计与制作。并利用该探测器设计了一款太赫兹功率计,经测试,该功率计在0.1~30 THz宽频段、0.5~100 m W大功率动态范围内,功率测量准确度达到了±10%,综合指标达到国际同类产品先进水平,应用效果良好。

弛豫铁电单晶的多功能特性及其器件应用

以Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3)(PMN-PT或PMNT)为代表的弛豫铁电单晶具有远高于常用锆钛酸铅Pb(Zr_(x) Ti_(1-x))O_(3)(PZT)陶瓷的压电性能,引起了基于新一代压电单晶的功能器件研究热潮。本研究团队在国际上率先利用Bridgman方法生长出了大尺寸、高质量PMN-PT等弛豫铁电单晶(d_(33)~2000 pC/N,k_(33)~92%),并对PMN-PT等弛豫铁电单晶的生长、多层次微观结构和性能调控进行了多方面的研究,发现弛豫铁电单晶不仅具有超高压电性能,还具有突出的热释电性能、电光性能以及与磁致伸缩材料复合形成磁电复合材料的超高磁电耦合性能。本研究团队多年来一直在努力推动弛豫铁电单晶在医用超声换能器、热释电红外探测器、电光器件、磁电型弱磁传感器等各种器件的应用研究。本文主要总结了弛豫铁电单晶的多功能特性,并介绍了本研究团队在弛豫铁电单晶器件应用上的研究结果。

晶体的台阶生长及稳定性

本文介绍了实时观察水溶液中ＣｄＩ＿２晶体生长时台阶运动过程的实验，提出了台阶运动的伯格效应，分析了产生台阶运动的伯格效应的原因，并从结晶分子的运动过程出发，分析了台阶稳定性和稳定性被破坏的原因。

新型压电单晶PMNT的生长和性能研究

在突破了传统的助溶剂方法生长弛豫铁电单晶限制的基础上,用Bridgman方法生长出了大尺寸高质量的PMNT单晶,并根据它的性能特点,探索了它的潜在应用.结果表明,PMNT单晶在各种压电换能器中有广泛的应用前景.

PMNT和PZNT单晶的压电模量表示中的问题探讨

对于具有３ｍ点群结构的ＰＭＮＴ和ＰＺＮＴ单晶，按照三方晶系标准定向的要求，ｚ轴应取（１１１）方向，但一些文献中的ｄ３３来表示在（１００）晶面上受到正应力作用时的压电模量，这种表示中ｚ轴的取向不符合三方晶系的标准定向，影响ＰＭＮＴ和ＰＺＮＴ单晶压电性能的研究，文章详细讨论了具有３ｍ点群结构的晶体，在其（１００）晶面上受正应力作用时的压电模量和机电耦合因数的表示关系。

硅酸铋晶体的结晶习性

本文详细介绍了提拉生长的硅酸铋晶体(BSO)在不同生长条件下的结晶形貌。根据各晶面的形态重要性(MI值)和显露面的比表面能随温度的变化,用推广了的最小表面能原理,系统地分析了各族晶面的发育显露,以及籽晶取向、温场、转速等生长条件对结晶形貌的影响。

硅酸铋晶体的蚀像形貌

本文研究了提拉法生长的硅酸铋晶体(BSO)的蚀像形貌,比较了{100},{110},{211},{111}面族的腐蚀像特征和腐蚀速度,并用周期性键链(PBC)的形貌理论分析了腐蚀形貌。通过蚀像形貌特征便可方便地进行晶体定向,准确地确定各族晶面之间的相对位置和极轴的方向等。

新型压电单晶PMNT在高性能驱动器中的应用

设计制作了50层总长为9mm的PMNT单晶叠层驱动器。测试结果表明，PMNT单晶驱动器具有比PZT-5A陶瓷驱动器高2倍的优异应变性能，能满足各种微米-纳米和控制技术的应用需要。

新型热释电材料及其在高性能红外探测器中的应用

采用改进的Bridgman法生长出了大尺寸高质量的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMNT)单晶,并发现了PMNT单晶具有非常大的热释电响应。为探索高性能的热释电材料,提高现有红外探测器的性能,对PMN-PT的热释电性能、及其在红外探测器中的应用进行了系统的研究。研究表明:PMNT单晶具有优异的热释电性能,其综合性能优于传统的热释电材料。用PMNT单晶制备出了的红外探测器,电压响应率和比探测率分别为Rv=211 V/W,D*=1.06×108 cm.Hz1/2.W-1,器件性能能够基本满足使用要求,同时也表明PMNT单晶有望在高性能的红外探测及成像器件中得到实际应用。

弛豫铁电体Pb(B_1B_2)O_3和钛酸铅固溶体的相稳定性

弛豫铁电体Pb(B1B2 )O3 和PbTiO3 能够形成具有复合钙钛矿结构的二元固溶体Pb(B1B2 )O3 PbTiO3 。到目前为止 ,已经发现了多种这类二元固溶体单晶 (如PMN PT、PZN PT和PSN PT等 )不仅具有良好的介电性能 ,而且具有良好的压电性能。和普通压电陶瓷PZT相比较 ,弛豫铁电单晶的纵向机电耦合系数k3 3 要大得多 ,可以达到 90 %以上。由于缺少这类二元固溶体单晶的高温相图 ,这类单晶的生长比较困难。我们通过对几种具有复合钙钛矿结构的二元固溶体体系 ,进行差热分析 (DTA)和热重分析 (TG) ,分析了固溶体的相关系和相稳定性。并用粉末X射线衍射谱 (XRD)分析了固溶体的结构 ,以便确定相应的单晶生长方法。研究结果表明 ,A(B1B2 )O3 PbTiO3 二元固溶体体系的结果比较复杂 ,体系中除了具有钙钛结构的铁电相之外 ,还有多种焦绿石相 ,而且不同的弛豫铁电体形成的固溶体其相稳定性的差异较大。其中PMN PT固溶体的相稳定性较高。研究结果表明 ,PMN PT固溶体的液相线和固相线比较接近 ,晶体生长中的分凝现象较小 ,可以看作为同成分熔化的化合物 ,故可以用熔体法来直接生长单晶。PZN PT单晶的相稳定性较差 ,需要加入一定量的溶剂才能使相稳定 ,故可以用助熔剂法来生长PZN PT单晶。

PMNT陶瓷材料的压电介电性能研究

本文研究了准同型相界处铌镁酸铅－钛酸铅（ＰＭＮＴ）陶瓷材料的介电压电性能，合适的组份和烧结，可使ＰＭＮＴ陶瓷材料具有较好的压电性能，ｄ３３达５４０ｐＣ／Ｎ，ｋｔ达０．５０以上．观察了不同烧结工艺下陶瓷材料的微观结构，烧结时间过长不仅使晶粒尺寸变大，亦可造成晶粒快速生长．对化学组成和微观结构与压电性能之间的关系进行了讨论．

溶液、熔体中负离子配位多面体生长基元的分布与缔合

根据对晶体生长溶液、熔体拉曼光谱的测试结果,剖析了溶液和熔体中负离子配位多面体的分布及其缔合过程,总结出了不同过饱和溶液和不同过冷度熔体中负离子配位多面体生长基元的缔合形式和维度的规律。在靠近晶体的边界层处已出现与晶体结构相同或相似的大维度生长基元。实验表明,生长基元的分布和缔合与溶液过饱和度和熔体过冷度密切相关,从而提出用拉曼光谱进行实时监控,寻找最佳生长物化条件,优化晶体生长边界层的厚度和大维度生长基元的数量,为选择最佳工艺条件提出理论依据。

PMN-PT单晶与陶瓷在性能及相变方面的特点

着重介绍了用Ｂｒｉｄｇｍａｎ方法生长的（１－ｘ）Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ｘＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ－ＰＴ）固溶体单晶在介电、压电、热释电性能及相变方面的一些特点：①异常高的压电常数ｄ３３（高达３０００ｐＣ／Ｎ以上），耦合系数ｋｔ（在０．６以上），ｋ３３（达０.９０），高的介电常数（高达５０００甚至更高），低的Ｑｍ值（约６０），热释电系数也较高．②强烈的各向异性．③随着ＰＴ含量的增加，系统的弛豫行为逐渐减弱，在ｘ～０．３３时，材料在室温下成为正常铁电体，但ＰＥ－ＦＥ相变并非正常铁电相变，表现为在Ｔ＞Ｔｍ时； ～Ｔ关系不遵守居里－外斯定律，而是遵守Ｓｍｏｌｅｎｓｋｉｉ的关系．该相变也明显地与弥散相变不同．这种行为可用无规场的观点加以解释． 对ＰＭＮ－ＰＴ陶瓷，其压电性能与最好的软性ＰＺＴ相似，而 和ｋ３１略大．

负离子配位多面体生长基元和晶体形貌(英文)

本文运用负离子配位多面体生长基元理论模型讨论了负离子配位多面体在异质同构和同质异构晶体中的结晶方位和其形态之间的关系 ,发现晶体的生长习性与负离子配位多面体在不同面族上相互联结的稳定性密切相关。负离子配位多面体以顶角相联最稳定 ,以边相连次之 ,以面相连最不稳定。同时 ,本文用负离子配位多面体生长基元理论模型对极性晶体ZnO和ZnS的生长习性也做了一定的解释。

纳米晶生长习性机理——负离子配位多面体生长基元模型的应用

用负离子配位多面体生长基元理论模型讨论了CdS纳米晶的取向连生和用十二烷硫醇阻止连生的机理 ,以及立方GaP与立方BN ,立方CdS与六方CdS形成核壳结构的异质同构和同质异构实际范例。用 [Ti—O6 ] 8- 八面体相互联结后形成各种不同维度的生长基元的论点解释了TiO2 晶粒的结晶习性及形貌特征。

负离子配位多面体生长基元与枝蔓晶的形成

本文运用负离子配位多面体生长基元理论模型讨论了KNbO3 ,β SiO2 和雪花枝蔓晶的形成机理 ,提出了枝蔓晶的结晶形态和对称性与晶体中的负离子配位多面体相互联结时的稳定方面密切相关。枝蔓晶是在远离晶体生长平衡态的条件下 ,以负离子配位多面体为生长基元 ,相互按照最稳定的联结方位延伸的。

铅基弛豫型铁电单晶研究进展及其应用

铅基弛豫型铁电单晶由于其具有潜在的巨大商业和军用价值日益受到了人们的重视。本文主要对新型压电单晶的研究进展进行了较为全面的概述。并对其在电声换能技术中的应用前景进行了分析。

四方相铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)铁电单晶的弹性、介电、压电和机电性能

研究了四方相弛豫铁电单晶Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-38％PbTiO3(PMNT62/38)的介温特性,并利用HP4192A阻抗分析仪测量了PMNT62/38单晶完整的一套弹性、介电、压电和机电耦合系数,为理论研究和器件设计提供了参考,其居里点Tc～174℃;压电应变常量d33～300pC/N;介电常数C33～734,ε11～4301;机电耦合因数k33～84.6％,kt～60.8％,k31～44.5％,k15～45.9％.

晶体表面结构和负离子配位多面体生长基元(英文)

本文讨论了晶体表面结构和负离子配位多面体结晶方位的关系。指出了晶体表面结构 ,显示了负离子配位多面体在晶体生长过程中的结晶轨迹。因此 ,运用负离子配位多面体生长基元理论模型 ,晶体的生长机制可以通过对晶体表面结构的分析得以解释。