弛豫型铁电体在准同型相界的压电性能

ＰＭＮ、ＰＺＮ、ＰＮＮ 等弛豫型铁电体与ＰＴ 形成的固溶体在准同型相界附近具有良好的压电性能。在ＰＭＮ、ＰＺＮ 的单晶材料中，ｋｐ 高达９２ ％ ，ｄ３３ 达到１５００ｐＣ／ Ｎ， 在以ＰＭＮ、ＰＺＮ、ＰＮＮ 为基的陶瓷材料中，ｄ３３ 分别达到６９０ｐＣ／ Ｎ、６８０ｐＣ／Ｎ 和５４０ｐＣ／ Ｎ，Ｑｍ 在１００ 左右。这类材料的共同特点是机电耦合系数和压电系数较大，而品质因数较小，在压电换能器和致动器领域具有很好的应用前景。

铌锌酸铅基弛豫型铁电体的偏压介电行为研究

测定了铌锌酸铅基弛豫型铁电体ＰＺＮ－ＢＴ－ＰＴ（８３／１０／７）在不同偏压条件下介电行为随温度的变化，通过介电常数导数与温度关系的研究，有效地分离出了弛豫型铁电体极性微区的偏压响应特征，得到了一系列特征温度，并发现介电常数与介电损耗的特征温度之间有着必然的内在联系．

BaTiO_(3)–Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)弛豫型铁电体陶瓷的储能特性

近年来,高功率、高能量密度的电容器成为新的研究热点,其在脉冲功率系统小型化和轻量化的发展中具有重要意义。本工作以BaTiO_(3)–Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)固溶体为研究对象,致力于提高BaTiO_(3)基陶瓷材料的储能密度,系统探究了不同含量的Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)对BaTiO_(3)基陶瓷材料微观结构以及介电、铁电和储能性能的影响。采用标准固相烧结法制备出致密的(1–x)BaTiO_(3)–x Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)(x=0.03、0.06、0.1、0.3、0.4)陶瓷。通过调整预烧及烧结条件,获得了陶瓷的最佳烧结工艺。随着x的增大,(1–x)BaTiO_(3)–x Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)陶瓷的室温晶体结构由四方相转变为立方相,同时材料从正常铁电体逐渐转变为弛豫型铁电体,介电常数峰值展宽,并在室温至500℃的温度范围内基本保持稳定。采用修正的Curie-Weiss定律和Vogel-Fulcher关系对陶瓷介电弛豫行为进行了深入分析。在极化特性方面,Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)成分的加入能够显著降低剩余极化强度(Pr),增大介电强度,使电滞回线变细长,并使电滞回线中电场对极化的积分面积变大,从而使材料的储能密度得到提高。材料的最大储能密度大致呈先升高后降低的趋势,储能效率从75.08%提高到92.35%,并且在x=0.1时获得了最高的储能密度0.8 J/cm3(储能效率为88.97%)。

偏压下弛豫型铁电陶瓷有效介电系数稳定方法的研究

本研究利用调整有效介电常数的互补公式［１］ 及Ｂ 位离子振动模型的位移公式［２］ ，导出了用于ＰＭＮ／ＰＺＮ／ＰＴ，ＰＭＮ／ＰＺＮ系铁电陶瓷稳定有效介电常数的经验公式：－ Ｔ－ Ｔ０２Ｔ－ Ｔ０１Ａ２ ＝ ｄ１ｄ２Ａ１ ． 用此式对ＰＺＮ，ＰＭＮ基铁电陶瓷偏压特性的研究，发现铁电陶瓷偏压下有效介电常数主要受其构型、Ａ 及Ｂ位离子的电负性差、添加剂的加权电负性差、宽容因子及其添加量的影响． 研究表明用此式对调整弛豫型铁电陶瓷的有效介电系数更加直观．

PMN-PT弛豫型铁电材料的凝固组织与相结构

采用熔融法制备了PMN - 32PT弛豫型铁电晶粒 ,研究了自由凝固条件下PMN - 32PT晶体的生长形貌、组织形态、相结构和择优生长方向 .结果表明 ,自由凝固条件下 ,从熔体中生长出的PMN - 32PT晶体一般呈现三棱柱和八面体两种形态 ;PMN - 32PT晶体的择优生长方向为 <2 11>晶向 ;凝固过程中熔剂不足会引起组分中MgO的优先树枝状结晶 ;生长速度对PMN - 32PT晶体的完整性有较大影响 ,生长速度过快会导致熔剂夹杂 .

组分偏离对PMN-PT弛豫复合钙钛矿相合成的影响

采用先驱体法合成钙钛矿相0.67PMN-0.33PT。XRD物相分析表明,MgO和PbO适当的过量有利于合成纯钙钛矿相的0.67PMN-0.33PT。采用MgO过量2%～4%,PbO过量5%～7%,在低于PbO熔点温度下合成单一钙钛矿结构的0.67PMN-0.33PT。

铌锌酸铅基铁电陶瓷的介电弛豫与相结构

通过对Pb(Zn_(1/3)/Nb_2/_3)O_3基系列铁电陶瓷在-100～200℃范围内介电温度响应的详细测试,发现其中存在自发(zero-feild spontaneous)和场致(field-induced)弛豫型铁电体-正常铁电体的转化.结合这一系列材料的X射线衍射(XRD)相结构分析,给出其组成、结构与性能的三元相图,并探讨了铁电陶瓷中宏畴-微畴转变与三方-四方相转变的关系。

铁电体研究——高科技产业的源头

第2届亚洲铁电会议(The 2nd Asian Meeting On Ferroelectricity)于1998年12月7日至11日在新加坡举行,有22个国家和地区的200多人与会。会议收到论文摘要345篇、口头报告309篇,共中邀请报告43篇。会上讨论了12个专题:铁电薄膜,介电。

铌酸锶钡陶瓷中氧空位对离子电导率和弛豫现象的影响

由于铅对环境存在各种危害,无铅铁电功能陶瓷的研究是当前研究热点之一.弛豫铁电体因具有较低的容温变化率和大的电致伸缩系数,在陶瓷电容器材料中占据重要地位.且无铅功能陶瓷在高温介电行为和阻抗的分析研究工作对功能陶瓷在高温下的适用具有重要的指导意义.SrxBa1-xNb2O6陶瓷采用传统的高温固相反应法制备而成,并系统地研究了SrxBa1-xNb2O6陶瓷的介温特性和阻抗.值得注意的是,铌酸锶钡的高温弛豫尚未研究报导.结果显示,锶在陶瓷中组分比例的增加会使铁电相转变为顺电的相变温度降低.此外,通过计算,x=0.6的铌酸锶钡陶瓷的弥散相变参数g=1.94,表明x=0.6的铌酸锶钡陶瓷在低温下接近理想的弛豫铁电体.另外,阻抗分析数据显示陶瓷存在热激活弛豫现象.最后,利用阿伦尼乌斯定律从阻抗和介电数据中计算出了电导活化能和弛豫活化能.计算结果证明,氧空位引起的离子跳跃在高温介电弛豫过程中发挥了关键作用.

PMNT单晶电畴结构随组分与结构的变化

利用多种方法观察了弛豫型铁电单晶ＰＭＮＴ中电畴结构随组分与结构的演变过程与特征．观察发现，在ＰＭＮ－ＰＴ的三方相区内，随ＰＴ含量的增加，电畴结构表现出微畴一（亚微畴）－不规则宏畴一规则宏畴转变历程；在三方－四方相变中，非１８０°电畴发生７１°（或１０９°）宏畴－９０°宏畴的转化，同时电畴图像变得更为规则．根据不同组分ＰＭＮＴ电畴的显示特征，提出晶体的最大双折射率可以作为度量其弛豫性强弱的光学参数．观察到了电畴的分布不均匀与多级结构现象，前者与组分或结构的起伏有关，后者与多期式马氏体转变有关．本文还分析了偏光显微镜、ＤＩＣ、ＳＥＭ、ＳＥＡＭ等观察方法中电畴的成像特征．

等静压对Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-BaTiO_3-PbTiO_3弛豫型铁电陶瓷介电性能的影响

研究了等静压对位于三方和四方相界附近的Pb(Zn1/3Nb2/3)Ｏ3-BaTiＯ3-PbTiＯ3弛豫型铁电陶瓷介电性能的影响. 结果表明等静压使它们的相变温度和峰值温度降低, 使频率弥散和弛豫行为进一步增强. 在这些复合钙钛矿结构的组分无序系统中, 存在着极化团族或纳米微畴. 纳米微畴之间的关联长度随压力增加而大大降低是弛豫行为增强的独特的物理本质.

PMNPT单晶的电畴结构

弛豫型铁电体ＰＭＮＰＴ晶体，它是由铌镁酸铅［（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３，简写为ＰＭＮ］和钛酸铅（ＰｂＴｉＯ３简写为ＰＴ）组成的固溶体晶体材料。ＰＭＮＰＴ具有钙钛矿结构，晶体的高温顺电相为立方结构；低温铁电相的结构和组成与ｘＰＭＮ－（１－ｘ）ＰＴ中ｘ的大小有关，从晶体中负离子配位多面体角度分析，由于晶体中的ＮｂＯ６和ＭｇＯ６八面体的多少可以在晶体中出现一个四方－三方相共存的准同型相界结构，在ＮｂＯ６和ＭｇＯ６八面体数量较多时晶体为四方结构，数量较小时为三方相结构。增加ＰＴ的含量，可以提高ＰＭＮＰＴ弛豫型铁电相变的居里温度（Ｔｃ）。通过调节ＰＴ的含量大小量，我们生长出了Ｔｃ约１８０℃的ＰＭＮＰＴ晶体，它的低温铁电相为四方结构。由于生长出来的ＰＭＮＰＴ晶体降温通过居里点时，发生弛豫性铁电相变，晶体内部的载流子浓度不能完全补偿相变时，多种八面体沿晶体ａ、ｂ或ｃ轴相反方向拉伸所产生自发极化而造成的晶体内部电场的变化，便形成ＰＭＮＰＴ晶体内自发极化方向相反的１８０℃多畴结构。另一方面ＰＭＮＰＴ晶体结构中，ＮｂＯ６，ＭｇＯ６和ＴｉＯ６八面体在发生顺电－铁电相变过程中，由于它们沿晶体ａ、ｂ或ｃ轴不断拉伸，使晶格发生?

Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3基复相陶瓷的制备及其介电温度特性

采用两相混合烧结法制备Ph（Zn1／3Nb2／3）O3陶瓷．结果表明：在一定烧结温度下起始两组元可以共存形成复相结构，从而改善了材料的温度特性，成功地获得了低烧、高介、具有X7S温度特性的温度稳定型PZN复相陶瓷．

MgF_2·SrF_2掺杂PZN－BT陶瓷

适量掺入ＭｇＦ_２·ＳｒＦ_２有效地降低了０．８５ＰＺＮ（Ｐｂ（Ｚｎ_（１／３）Ｎｂ_（２／３））Ｏ_３）－０．１５ＢＴ（ＢａＴｉＯ_３）材料的烧结温度并得到了介电常数－温度特性接近于Ｘ７Ｒ特性标准的瓷料。在很宽的温度范围内出现了双介电常数峰。这种现象可从材料的纳米结构出发，用超顺电态的概念来描述。

钨青铜Sr_xBa_(1-x)Nb_2O_6陶瓷的制备及介电性能研究

以SrCO3、BaCO3和Nb2O5为原料,采用传统固相法制备了SrxBa1-xNb2O6(SBN,x=0.49～0.56)无铅压电陶瓷。研究了SBN陶瓷组分及烧结温度对其相结构、微观形貌和介电性能的影响。结果表明,所有陶瓷组分在1380℃下烧结均可获得钨青铜结构单相。随着x值的增大,陶瓷致密化速度减慢,晶粒生长趋向均匀,介电性能提高,居里温度向低温方向移动。借助居里外斯公式证明了所有陶瓷组分均为典型的弛豫型铁电体。

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30%PbTiO3弛豫铁电单晶的异常压电响应行为

利用高真空度扫描力显微术(HV-SFM)的压电响应模式原位研究了Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30%PbTiO3 (PMN-PT)弛豫铁电单晶(111)晶面的压电响应行为. 观察到与单晶束缚电荷补偿机制密切关联的异常的压电响应行为. 高真空度条件下的压电响应退化行为与本征屏蔽电荷不足以补偿极化电荷所引起的极化状态的不稳定性有关. 而大气环境下相当强的压电响应信号源于表面吸附机制所致的表面束缚电荷对畴状态较强的稳定作用.

固相反应法制备高储能密度及高储能效率的驰豫型反铁电PLZT陶瓷

通过固相反应法制备了锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷并研究了其储能特性。根据室温下PLZT相图制备了反铁电相和弛豫型铁电体相相界附近的PLZT陶瓷,并选择储能密度和储能效率相对较高的组分通过流延法制备了陶瓷厚膜,并通过电滞回线计算样品的储能密度和储能效率。结果表明:所制备的样品同时表现出反铁电特性和弛豫型铁电体特性,样品室温下的储能密度能达到0.61 J/cm^3,同组分厚膜陶瓷室温下储能密度能达到1.414 J/cm^3;样品储能效率能达到94.4%;且样品的储能密度和储能效率随温度的变化表现出不同的变化趋势。

直流偏压下PMN-32%PT单晶的介电异常变化

在不同直流偏压下,测试了[001]和[111]方向的PMN-32％PT单晶的介电温度谱,研究了其介电响应和相变行为。当施加的偏压在E=1.5～4.0kV/cm范围内,在三方相稳定的温度范围内有一个新的异常介电峰出现;当E>4.0kV/cm时,异常介电峰消失。而对于[111]方向的单晶,在偏压下没有新的异常介电峰出现。对直流偏压下PMN-32％PT单晶的介电异常变化进行了讨论。

PZN-BZN和PZN-BT陶瓷介电性能研究

制备了Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3(PZN-BZN)和Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-BaTiO_3(PZN-BT)两类PZN基弛豫型铁电陶瓷,系统地研究了它们的介电性能以及热处理工艺对其介电性能的影响。合成出具有100％钙钛矿相的0.9PZN-0.1BZN陶瓷,其最大介电常数为6160(1kHz)。对比这两个系统的介电性能发现,PZN-BT系中隐含的BZN组分对陶瓷性能有着重要影响。退火热处理能显著提高PZN基陶瓷相变温度附近的介电常数,但对样品的相变扩散和介电弛豫现象没有明显影响。