弛豫铁电体材料PMN及PMN-PT的电子显微学研究

弛豫铁电体PMN(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3)和PMN-xPT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3)由纳米畴结构组成。在弛豫铁电体PMN中B位有序的模型,以及有序畴和极化微区的关系是长期悬而未决的科学问题。本文采用纳米束电子衍射和能谱分析结合的手段确定了B位有序的杂乱位置模型;在有序畴和无序基体之间的成分波动最剧烈,有序无序界面可能是极化中心的位置;电子衍射和高分辨像还发现了片状反铁电畴结构,这种结构与铁电有序相互竞争,使得PMN中局部结构的相互竞争更加复杂。在PMN-xPT中准同型相界附近的单斜相的本质一直存在异议,X光衍射、中子衍射以及偏光显微镜只能给出宏观的结果,不能给出纳米尺度的结构信息,本文利用会聚束电子衍射,成功的解决了这一问题,确定单斜相MC具有多层次的畴结构,在纳米尺度具有四方对称性,而在宏观尺度由于平均效应具有单斜对称性。文中还讨论了采用电子显微学方法研究铁电体时,遇到的技术难点及相应的解决方法。

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷掺杂改性的研究进展

压电陶瓷材料因具有优异的机电转换特性而被广泛应用,主要分为铅基压电陶瓷和无铅基压电陶瓷。然而,铅基压电陶瓷因含有高浓度的重金属铅而对环境损害极大,目前世界各国均已立法限制其应用。因此,环境友好型的无铅压电陶瓷成为学者的研究重点。其中,铌酸钾钠(KNN)基陶瓷因含有较大的压电系数、较高的居里温度,且通过适当的成分设计和晶体相位调整,在多晶型相界处可获得最佳电学性能,有的甚至可与锆钛酸铅(PZT)相媲美,从而备受人们的青睐。但对于在多晶型相界处可获得最佳电学性能的物理机理并未明确,同时多晶型相界不易调控以及KNN基陶瓷自身K、Na元素易挥发,对其电学性能产生了严重影响。本文以离子取代、添加新组元和添加烧结助剂为切入点,论述KNN基陶瓷的掺杂机理和烧结特性,讨论A位掺杂、B位掺杂以及A、B位共掺对KNN陶瓷晶体结构的影响,重点论述三方相-正交相(R-O)、正交相-四方相(O-T)或三方相-四方相(R-T)共存与高压电性的物理机制,总结KNN基无铅压电陶瓷的发展。其中,在离子取代基础上添加新组元化合物,更加有利于构建多相共存的微观相结构;同时,开发的烧结助剂可有效地解决KNN基陶瓷烧结性能较差的问题。综上可知,KNN基无铅压电陶瓷在取代PZT基压电陶瓷材料方面具有极大潜力。