Kittel型反铁电相变的序参量

对于Kittel型反铁电相变，选择一个亚晶格的自发极化矢量P1/2或反极化参量P作为序参量是不合适的．本文具体讨论了相变前后对称性的变化，并由居里原理，给出此类相变序参量的正确形式，即，具有Cni的对称性．轴矢量R能很好地反映相变前后对称性的变化，可选作Kittel型反铁电相变的序参量．

kittel型反铁电相变的自由能

根据kittel型反铁电相变对称性的变化,选择轴矢量R作为序参量是合适的.由Landau理论,相变温度附近的自由能F就可以写成R幂级数展开的形式.令 =0,可得到关于序参量的方程,从而获得相变温度与自由能的关系.

Kittle型反铁电相变的序参量和自由能

根据Kittle型反铁电相变对称性的变化，选择轴矢量R作为序参量是合适的。由Landau连续相变理论，相变温度附近的自由能就可以写成R幂级数展开的形式。自由能取极小，可得到关于序参量的方程，从而荻得相变温度与自由能的关系。

冲击加载下PZT-95/5陶瓷铁电-反铁电相变实验研究

用石英计测量了PZT 95 5陶瓷在冲击波作用下发生铁电 -反铁电一级相变时产生的双波结构 ,相变起始压力约为 0 5GPa。对不同状态下的PZT 95 5陶瓷材料进行了扫描电镜电畴分析 ,结果表明 ,在该压力区域陶瓷发生了铁电 -反铁电相变。

Pb(Zr,Sn,Ti)O_3中组份变化对反铁电-铁电相变的影响

探讨了掺铌Pb(Zr,Sn ,Ti)O3反铁电陶瓷中 ,组份变化对晶体结构及电场诱导反铁电 -铁电相变性能的影响 .分析结果表明 :在Pb0 .99Nb0 .0 2 [(Zr1-xSnx) 1-yTiy]0 .98O3反铁电陶瓷中 ,y增加 ,反铁电四方相晶轴比a/c减小 ,增加晶胞体积 ,诱导反铁电 -铁电相变的开关电场强度降低 .x增加 ,反铁电四方相的晶轴比a/c和晶胞体积减小 ,结果是扩大了可以发生电场诱导反铁电 -铁电相变的反铁电相区 .

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．

等静压诱导的PbLa(Zr,Sn,Ti)O_3陶瓷铁电反铁电相变性能研究

研究了等静压诱导掺镧La的Pb(Zr,Sn ,Ti)O3(PLZST)陶瓷材料的铁电 反铁电相变和介电压谱 ,结果发现介电压谱具有明显的扩散相变和频率弥散的特点 ,这一现象有利于拓宽人们对压力诱导的多组元弛豫型铁电体的扩散相变行为的认识和理解。

{110}_(cub)切型Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3单晶铁电相变的研究

测试了PMNT68/32{110}cub切型单晶的介电、压电性能和电滞回线,发现单晶铁电性能与所施加的极化电场及单晶中PbTiO3含量的变化密切相关.研究结果表明,相结构的变化是引起铁电性能变化的主要原因,即在<110>取向施加电场诱导出来的正交相是本征亚稳的,它的稳定性不仅取决于所施加的极化电场大小,而且与单晶中PbTiO3含量的变化密切相关.

反斯托克斯拉曼光谱在BaTiO_3铁电相变研究中的应用

从理论上讨论了一阶和二阶斯托克斯与反斯托克斯拉曼散射截面的温度依赖关系；在２９３Ｋ至４０１Ｋ的温度范围内，测量了ＢａＴｉＯ３单晶斯托克斯和反斯托克斯过程的偏振拉曼光谱；通过对ＢａＴｉＯ３单晶斯托克斯和反斯托克斯拉曼光谱的综合分析，证实在Ｘ（ＺＺ）Ｙ几何配置下测量到的位于２７５和５１４ｃｍ－１处的强峰为一阶拉曼光谱。此结果支持了ＢａＴｉＯ３铁电相变机制的有序—无序模型。

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。

PbLa(Zr,Sn,Ti)O3反铁电陶瓷在脉冲电场下的极化与相变行为

在实际应用中,反铁电陶瓷常处于快速变化的脉冲电场下,而传统电滞回线测量时所施加的电场变化速率较慢,并不能真实反映反铁电陶瓷实际应用时的极化和相变行为.本研究建立了反铁电陶瓷脉冲电滞回线测试平台,研究了Pb0.94La0.04[(Zr0.52Sn0.48)0.84Ti0.16]O3反铁电陶瓷在微秒级脉冲电场下的极化和相变行为.研究结果表明,反铁电陶瓷在微秒级脉冲电场下可以发生相变,但其极化强度降低,正向相变电场变高,反向相变电场变低,从而导致其储能特性发生了显著的变化.因此,低频电滞回线并不能真实反映反铁电陶瓷在脉冲电场下的性能,脉冲电滞回线对其应用具有更重要的参考价值.

反铁电晶体结构相变的新研究

在反铁电晶体由顺电相至反铁电相的结构相变中,对称性所属点群也随之发生相应的改变.通过理论研究和对实验模型的分析,我们认为选择反极化参量P或子晶格的极化矢量PA、PB作为反铁电相的序参量是不合适的.本文提出选用轴矢量R作为序参量来描述反铁电相变中对称性的变化.

四方相区NBT-KBT无铅铁电介电弛豫与铁电相变研究

本文研究了具有四方结构的(Na1-xKx)0.5B i0.5TiO3体系中x=0.22,0.26和0.30陶瓷材料不同温度下的电滞回线,结合变温XRD和介电温谱分析,发现该体系四方结构的组成为反铁电体,但紧靠准同型相界的四方结构由于场诱导下引起的反铁电-铁电相变,表现出铁电体特性,材料在升温过程中由于反铁电宏畴向微畴的转变导致了介电峰的产生,且在介电温谱上表现出强烈的介电常数-频率依赖性,为弛豫铁电体特征。

反铁电爆电换能电源研究

为了建立铁电 反铁电相变中释放的电能量与外加作用力场的关系 ,采用电滞回线、等静压和热释电等方法测量了Pb(Zr ,Ti)O3基反铁电材料在电场、温度、压力等外场诱导下的铁电 反铁电相变性能 ,分析了在电容和电阻负载条件下的电输出特性 实验结果表明 :铁电 反铁电相变中的输出功率与材料面电荷量的平方成正比 ,与实现相变的时间成反比 .在此基础上提出了增加输出功率的途径 .通过改善材料电滞回线的方直比 。

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。

爆电换能用反铁电材料

采用爆炸冲击波作用于贮存有电极化能量的铁电体,迫使其转变成反铁电体,可释放出巨大电能量,用于一次性的高压、大功率脉冲电源。本工作研究了锆钛酸铅反铁电材料在电场、压力、温度作用下的反铁电-铁电相变性质,介绍了在爆炸冲击波作用下铁电向反铁电转变过程中电量的输出特性。

θ相变的序参量及对称性的研究

给出了一个三阶全对称的电学量作为θ 相变的序参量，并且分别计算出了PZT、SrTiO3晶体θ相 ∏ijk 的各个分量．将计算出的这两种晶体 θ 相的 ∏ijk 矩阵与三阶全对称张量 的矩阵表相比较，得出PZT、SrTiO3晶体 θ 相 ∏ijk 所属对称群分别为D3、D2d．按照居里原理，这一序参量能很好的说明相变前后对称性的变化．

PLZST单晶的弛豫结构相变

采用复合助熔剂技术,生长了完整、尺寸为2 mm×2 mm×2 mm的锆钛锡酸铅镧(简称PLZST)单晶。X射线衍射分析结果表明:晶体属四方晶系结构,晶格常数为:a=b=4.062 nm,c=4.106 nm。Raman光谱分析确定了PLZST单晶的结构相变温度为175℃,且其顺电反铁电相变为可逆相变,具有弛豫特性。通过高分辨透射电镜(HRTEM)分析了晶体的微观结构,讨论了PLZST单晶的弛豫相变规律和相变行为。

先兆型铁电体CaTiO_3的第一性原理研究

在广义梯度近似 (GGA)下利用全电势线性化的缀加平面波法 (FPLAPW )计算了钛酸钙 (CaTiO3 )的电子结构 .将实验测得的晶胞体积记为V0 ,计算中所用的晶胞体积记为V .当V/V0 =1.0时 ,Ti离子位移为零相应于总能量低能态 ,钛酸钙不会发生铁电相变 .但如果其体积膨胀 10 % ,则Ti离子的位移将导致能量极小值 .这意味着在立方钛酸钙中有发生铁电相变的趋势 ,表明在钛酸钙中存在着体积诱发的铁电相变 ,即钛酸钙为先兆型铁电体 .态密度在V/V0 =1.1时 ,Tid电子和O(2 ) p电子之间存在强烈的轨道杂化 ,这种杂化是出现铁电性的必要条件 .电场梯度的结果也表明了这一点 .

钛酸钡极性相变的简谐子软模图像

用复合空间型方法,在自由边界条件下解出了钛酸钡有限尺寸晶体的简谐振动方程,发现许多简谐子软模.用这些软模花样说明了钛酸钡晶体冷却时发生具有a畴和c畴结构的铁电相变.理论表明铁电相变过程涉及屏蔽电荷的激发及其在界面的缓慢扩散,以最后得出各个电畴内部的均匀自发极化.