电场诱导PZST陶瓷反铁电-铁电相变

研究了PZST陶瓷电场诱导反铁电－铁电相变,当外加电场大于相变临界参数EAFE-FE时，样品由反铁电态诱导为铁电态，并在宏观性能上产生突变：极化强度和纵向应变分别由零跃变到大约30μC／cm2和0．3％，介电常数下降50％．利用直流偏压原位X射线衍射表征了相变时晶格结构的变化，结果表明，伴随着相变的发生，晶格结构由反铁电四方相转变为铁三方相.

组份变化对PZST陶瓷反铁电-铁电相变的影响

对ＦＥ－ＡＦＥ相界附近ＰＺＳＴ陶瓷结构、性能及场诱相变临界参数随组份和温度的变化进行了研究，在相变临界温度ＴＦＥ－ＡＦＥ以下，被电场诱导出的铁电态在撤去电场后以亚稳态形式存在；随着温度升高，亚稳铁电态在此温度转变为反铁电态．随着Ｔｉ含量的增加，样品由四方反铁电相穿越相界转变为三方铁电相，介电常数峰值ｍａｘ增大；同时亚稳铁电态→反铁电态相变温度ＴＦＥ－ＡＦＥ上升，电场诱导的 ＡＦＥ→ＦＥ相变临界参数 ＥＡＦＥ－ＦＥ、ＢＦＥ－ＡＦＥ减小．实验中发现ＥＡＦＥ－ＦＥ和Ｅ分别与ＴＦＥ－ＡＦＥ和Ｔｃ相关，随着ＴＥＦ－ＡＦＥ的升高和Ｔｃ的降低，ＥＡＦＥ－ＦＥ和Ｅ相应减小．

La掺杂PZST反铁电陶瓷电场诱导热释电现象

研究了Ｌａ掺杂ＰＺＳＴ反铁电陶瓷在不同偏置电场下的场诱热释电特性。在０～１２０°Ｃ温度范围内，热释电的峰值和峰位可以用电场的大小来控制，热释电系数达到１０－７Ｃ／ｃｍ２·Ｋ。

组分变化对La掺杂PZST反铁电陶瓷电性能的影响

研究了Ｌａ掺杂ＰＺＳＴ反铁电陶瓷Ｚｒ∶Ｓｎ比的变化对电性能的影响。随着Ｚｒ∶Ｓｎ比的增加，开关电场ＥＡＦＥ－ＦＥ减小，回滞ΔＥ增大，峰值介电常数εｍａｘ增加并且变得尖锐，铁电－反铁电相变温度ＴＦＥ－ＡＦＥ和居里温度ＴＣ升高。

用于电压调节器的PZST反铁电陶瓷研究

通过调节Zr4+/Ti4+比对La3+、Sr2+掺杂的PZST反铁电陶瓷进行分析,从中得到两种能用于电压调节器件的陶瓷材料.在20～80℃时,这两种材料的相变电场随温度变化不大.材料的反向开关时间为1～12 μs,开关时间随反向相变电场的升高而减小,且与样品的尺寸有关.

PZST反铁电陶瓷的介电性能

PZST反铁电陶瓷的介电常数在居里温度以上服从居里 -外斯定律 ,居里常量为 10 5 K以上。随着 Ti含量的增加 ,峰值介电常数增大。随着偏置电场的增加 ,峰值介电常数增大 ,居里温度降低。

基于PZST材料的微电容检测及数据采集电路设计

PZST基反铁电陶瓷具有明显的压电场致应变效应,再加上陶瓷本身致密性好、机械强度高等优点,因而,在制动材料和机敏传感系统中有较好的应用前途。PZST介电常数的变化会引起探测元电容的变化,可以通过检测微电容来检测红外信号。文章利用充放电法结合VT变换进行测量,采用基于BH5001芯片的微电容检测电路。后续信号采集部分采用FPGA进行计数。由仿真结果可看出电路设计可行、可靠。

PZST陶瓷铁电-反铁电相变温度随偏置电场的大幅度移动

在ＰＺＳＴ反铁电陶瓷电场诱导的亚稳铁电态中，观察到铁电－反铁电相变温度随偏置电场的增大向高温方向移动，平均移动幅度为 ３９℃／ｋＶ· ｍｍ^（－１）左右，移动范围可从室温到 ９０℃附近，远大于偏置电场对其他相变温度的影响．伴随着铁电－反铁电相变，热释电电流出现峰值，峰宽可达几十度，热释电系数可达 １０^（－６） Ｃ／ｃｍ~２· Ｋ数量级，介电常数呈阶梯式变化．

PZT基反铁电材料研究进展

在综述Pb(Zr,Ti)O3(PZT)基反铁电材料的研制与性能研究进展的基础上,重点探讨了PZT95/5反铁电材料和在PZT基础上掺杂改性的Pb(Zr,Sn,Ti)O3(PZST),(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O3(PLZST)反铁电材料。总结了利用La3+、Nb4+、H f4+、Sr2+、Ba2+和Nd3+等离子对富锆PZT以及PZST粉体、陶瓷以及薄膜材料的掺杂取代改性研究。讨论了各类PZT基反铁电材料的铁电(FE)-反铁电(AFE)相变机理以及其场致应变性能。展望了PZT基反铁电材料今后研究与应用的发展方向。

掺铌Pb(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电-铁电转换电场的研究

研究了掺铌PZST反铁电陶瓷中组份和温度对诱导反铁电 -铁电相变转换电场的影响 ,测定了Pb0 .99Nb0 .0 2 ((Zr0 .80Sn0 .2 0 ) 1-yTiy) 0 .98O3 系中正向转换电场EF 与组份 y(Ti)的关系和电极化前后的反铁电 /铁电相界。实验测量结果显示 ,某组份 y(Ti)的反铁电—铁电转换电场强度大小取决于该组份与铁电 /铁电相界组份的差距。在Pb0 .99Nb0 .0 2 ((Zr0 .80 Sn0 .2 0 ) 1-yTiy) 0 .98O3 系中随着试样温度升高 ,反向转换电场EB 保持不变 ,正向转换电场EF 和电滞ΔE降低。这一现象表明温度有助于降低反铁电 -铁电相变的应变能使得电场诱导反铁电 -铁电相变容易进行 ,因此可以采用加热电极化方法来降低极化电场强度。

低相变场细电滞回线(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷的研究

对远离反铁电-铁电准同型相界的(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O3反铁电组分进行Ba2+掺杂,制备出了细电滞回线、低相变电场的反铁电陶瓷,反铁电-铁电相变电场仅为1.5kV/mm,电场回滞减小到0.2kV/mm,并且极化强度和应变量随电场增大几乎呈线性变化,可通过调节电场大小得到不同的应变量,有利于开辟这类材料新的应用领域。

脉冲电场诱导的相变研究

反铁电陶瓷材料在电场诱导下发生反铁电-铁电相变.为了研究快速电场诱导相变,诱导电场选择高压脉冲电源产生的脉冲电场.反铁电陶瓷选用Pb(Zr,Sn,Ti)O3相图中位于反铁电-铁电相界附近,正向相变电场小于40kV/cm的锆锡钛酸铅.脉冲电源输出波形为2.7 μs电压脉冲,测量陶瓷样品两端的电压波形与所通过的电流波形,作出正向半周期的"脉冲电滞回线".可以看到反铁电陶瓷在脉冲电场诱导下发生了相变.

脉冲电容器用细电滞回线铁电陶瓷材料的研究

采用低锆区的Pb(Zr0.42Sn0.40Ti0.18)O3(PZST42/40/18)铁电陶瓷为基,通过少量La和Ba取代Pb同时Nb取代(Zr,Sn,Ti)复合取代的方法得到掺杂PZST42/40/18细电滞回线铁电陶瓷,其最大极化强度Pmax≈20.66μC/cm2,剩余极化强度Pr≈0.55μC/cm2,电滞回线包含面积S≈0.0298 J/cm3,室温下相对介电常数虽然只有2840,但储能密度却达0.319 J/cm3.反复充放电脉冲试验初步显示:单片掺杂PZST42/40/18铁电陶瓷样品的短路放电电流可达2330A,反复充放电次数在1000次以上;释放的电荷随着充放电次数的增加按照二次指数公式衰减.这对掺杂PZST42/40/18细电滞回线铁电陶瓷用作脉冲电容器具有重要意义.

Pb(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷的低温相变扩散与极化弛豫

用弱场介电温谱、热释电流谱、强场电滞回线和变温X射线衍射谱研究了微量La掺杂Pb(Zr ,Sn ,Ti)O3(PZST)反铁电 (AFEt)陶瓷在 - 10 0— 180℃温区内的结构与电学特性 .弱场介电温谱显示 ,AFEt陶瓷在低温段(- 10 0— 5 0℃ )呈现介电频率弥散 (0 1— 10 0kHz)和扩散型相变的特征 ,而变温X射线衍射谱却表明材料在这一温区内保持四方相结构 ;低温下经强场作用后 ,AFEt被诱导为亚稳三方铁电态 ,介电频率弥散消失 .基于多元复杂化合物的组分起伏理论 ,讨论了PZSTAFEt陶瓷的相变扩散与极化弛豫新现象 .

改性锆钛酸铅温度诱导相变的热释电性

测量结果显示 ,Pb0 99Nb0 0 2 [(Zr1-xSnx) 1-yTiy]0 98O3 在温度诱导相变时伴随有正的和负的热释电电流峰 .电流的方向与相变类型有如下关系 :铁电相向反铁电或顺电相转变时形成正的电流峰 ,反铁电相向铁电或顺电相转变时形成负的电流峰 .按照铁电相与反铁电和顺电相之间存在静电势差的观点 ,可以很好地解释热释电电流的方向与相变类型之间的关系 .根据热释电电流峰与相变类型的关系 ,可以测定Pb(Zr,Sn ,Ti)O3 相态随温度变化情况 。

(Pb_(0.97)La_(0.02))(Zr_(0.65)Sn_(0.35-x)Ti_x)O_3反铁电陶瓷的热膨胀性质

在 - 10 0— 2 0 0℃温度范围内 ,测量了 (Pb0 .97La0 .0 2 ) (Zr0 .6 5Sn0 .35-xTix)O3(PZST ,0 1≤x≤ 0 14 )反铁电陶瓷的热膨胀性质 .实验结果表明 ,组分在 0 1≤x≤ 0 12的试样室温下为反铁电 (AFEt)四方相 ,热膨胀系数 (α)在低温段发生“弯曲” ,而变温x射线衍射谱 (XRD)显示材料保持四方相结构 ;当Ti含量在 0 12 5≤x≤ 0 14时 ,室温下是铁电三方相 (FER) ,温度升高时FER →AFEt 相变体积收缩 ,AFEt→立方顺电 (PEc)相变体积增大 ;变温XRD谱证明了材料相结构随温度的转变过程 .用多元复杂化合物存在纳米线度组分非均匀的观点解释了热膨胀性质随Ti含量演化的物理机理 ,并得到了该系统的温度 Ti(x)