铁电极化疲劳效应的微分电滞回线谱分析

铁电体的极化强度P是根据电滞回线计算的,但漏电电导、顺电电容、电极和样品表面接触层、pn结电阻等的影响使得精确测量回线非常困难.作者引入微分电滞回线谱分析方法,可将上述多种效应从总效应中定量扣除而得到纯铁电性的贡献.对锆钛酸铅陶瓷的测量结果表明,纯铁电微分回线可用少数几个高斯型函数精确拟合.疲劳效应表现为高斯函数个数,峰位U0、峰高I0、峰宽Δ等参数随极化反转次数N的增加持续变化.与电滞回线相比,微分回线是描述极化疲劳的更为严格有效的方法.     

TGS单晶电畴运动的微分回线谱分析

微分电滞回线谱方法可分出铁电体中漏电导、非铁电性电容的影响而得到纯铁电机构运动的信息.采用该方法对硫酸三甘肽(TGS)单晶进行研究,确认单晶铁电畴的生长速度与外加电压的峰值大小和周期都密切相关.要想得到给定样品的完整电滞回线,外加电压需大于样品的矫顽电压,信号频率应尽可能小.否则,根据不完整电滞回线得到的极化强度、矫顽场等信息是错误的.对于厚度为0.50mm的TGS样品,频率需小于10Hz,电场峰值需大于1.2kV/cm,比矫顽场大30%.     

锆钛酸铅的纯铁电回线分析

 在0~150 ℃范围测量了PbZr _0.48 Ti _0.52 O ₃ （PZT）陶瓷薄片的电滞回线和微分电滞回线。发现电滞回线高度在升温过程中出现升高的现象,这与铁电唯象理论相矛盾。为此提出精确测定纯铁电参数的方法,该方法可分离出回线中直流电导, 非铁电性电容的影响,从而得到纯铁电效应的信号。实验结果与PZT中准同型相界的存在相吻合。     

铁电性和偶极子转向对电卡效应的影响

在外加电场作用下铁电体中各个方向的偶极子能级发生变化,其取向概率随之变化,对应于偶极子转向到电场方向.同向排列的偶极子发生耦合产生了铁电性,引起了可逆变化的铁电畴,导致极化强度呈电滞回线.本文用铁电体理论研究了电场作用下偶极子转向和耦合对电卡效应的影响.结果表明:电卡效应表现出温变的放热峰,主要由偶极子转向导致的熵变引起,随电场的增大移向高温,并从铁电相越过居里温度到顺电相.耦合铁电畴效应会产生放热,它随温度的升高而降低.数值模拟的研究结论能够说明相关的实验结果.     

铁电薄膜电滞回线特性的理论研究

给出一个推广的Ginzburg-Landau-Devonshire(GLD) 自由能表达式. 其对铁电薄膜的电滞回线计算结果表明, 非中心对称铁电薄膜的电滞回线 也呈非中心对称(关于E=0, P=0).     

手性液晶的研究——Ⅷ.2,5-二苯基嘧啶类

合成了3个系列、12个文题化合物。测定了它们的相变温度(△T=50～78℃)、液晶相类型和电滞回线,证明其具铁电性。其中7个为新的铁电液晶。     

反铁电陶瓷(Pb0.94La0.04)(Zr0.55-xSn0.45Tix)O3的电学性能研究

利用X射线衍射、电滞回线和弱场介电温度谱,研究了(Pb0.94La<0.04)(Zr0.55-xSn0.45Tix)O3(PLZST,0.14≤x≤0.20)陶瓷的相结构和宏观电学性能.结果表明,随着x含量的增加,材料逐渐由反铁电四方相(antiferroelectric tetragonal,AFET)转变为铁电三方相(ferroelectric rhombohedral,FER)和反铁电四方相共存.介电温谱显示,试样的介电常数(ε)在从AFET到顺电(paraelectric,PE)相变中均呈现弥散相变的特征,且随z含量的增加,ε和tanδ值的频率色散现象逐渐增强,这表明所研究的材料由正常反铁电体逐渐向弛豫型反铁电体过渡.最后从多元复杂化合物存在纳米限度组份非均匀的观点出发对其给予了解释.     

六方多铁性体TmMnO_3陶瓷的铁电性研究

通过传统的固态反应技术结合冷压的方法合成了致密的六方结构的多铁性体TmMnO3陶瓷,高压方法有效的提高了样品的致密度。利用Rietveld方法中的GSAS软件对TmMnO3的常温X射线衍射数据进行了结构精修得到了该材料的晶体结构参数。样品的介电常数和电滞回线测量结果均表明六方TmMnO3陶瓷在室温以上具有铁电性,在348℃附近介电常数有一个极大值,说明在348℃附近有可能发生铁电相到顺电相的转变。电滞回线的测量为样品铁电性的存在提供了有力证据。     

0.45(Bi_(1-x)La_x)FeO_3/0.55SrTiO_3复合体的制备和性能研究

采用传统的固相反应法制备了0.45(Bi1-xLax)FeO3/0.55SrTiO3(x=0.1,0.2)复合体陶瓷.复合体样品的X衍射谱结果显示没有产生杂相,为单一的钙钛矿结构.对复合体的电滞回线和磁滞回线的测量结果表明,样品在室温下有较好的铁电性与磁性.同时,随着La的掺杂比例的提高,样品的铁电性能和磁性能均有所提高.而介电测量表明样品中存在弛豫型的介电损耗峰,推测样品中的氧空位可能是引起介电弛豫的主要原因.     

芳香族酯类铁电液晶的物理性质

本文研究( )-对烷氧基苯甲酸-对′2-甲基丁氧基苯酚类液晶的物理性质,其中烷基为C_8H_(17)—C_(12)H_(25)的液晶呈手性近晶C相(S_(m.c)~·),具有铁电性质,常称为铁电液晶。本文简述了S_(m.c)~·相出现铁电性的原因,测量了它们的电滞回线、自发极化强度P_s、居里温度T_c以及介电系数ε;并对实验结果进行了分析讨论。     

夹杂对铁电颗粒畴结构及性能的影响

采用相场方法模拟了内含夹杂的铁电颗粒的畴结构演化, 研究了夹杂对铁电颗粒畴结构和性能的影响. 研究发现, 铁电极化电荷在夹杂表面的聚集可导致电势的局部升高或降低,改变退极化电场, 影响夹杂边界区域的极化矢量的生长和偏转, 会增加畴结构的无序度; 该影响在夹杂数量较多以及尺寸较大时尤为明显. 最后, 通过模拟电滞回线发现了颗粒的铁电性随夹杂的增加显著减弱的现象. 因此, 在微型电子器件的应用中应尽量避免在铁电颗粒中出现夹杂.     

钛酸锶钡陶瓷的铁电极化疲劳效应

 用微分电滞回线谱分析方法研究了钛酸锶钡Ba_0.95Sr_0.05TiO₃ （BST）陶瓷圆片的铁电极化疲劳效应,发现其疲劳过程可以分成三个阶段,当反转次数在10⁵-10⁶次时出现老化效应,反转10⁶-10⁸时出现疲劳效应,反转10⁸次以上则样品完全疲劳,铁电性几乎消失。     

用双脉冲测量铁电薄膜的开关特性与电滞回线

分析测量了铁电薄膜的开关特性.介绍了测量铁电薄膜开关特性的重要仪器——双极性双脉冲发生器,以及利用双极性双脉冲测试铁电薄膜电滞回线的原理.这种电滞回线比用常规测量方式所测出的电滞回线更能真实地反映出铁电薄膜的特性,同时还能反映出铁电薄膜的极化转向过程.     

Strong polarization enhancement in asymmetric three-component ferroelectric superlattices

Theoretical predictions--motivated by recent advances in epitaxial engineering--indicate a wealth of complex behaviour arising in superlattices of perovskite-type metal oxides. These include the enhancement of polarization by strain and the possibility of asymmetric properties in three-component superlattices. Here we fabricate superlattices consisting of barium titanate (BaTiO3), strontium titanate (SrTiO3) and calcium titanate (CaTiO3) with atomic-scale control by high-pressure pulsed laser deposition on conducting, atomically flat strontium ruthenate (SrRuO3) layers. The strain in BaTiO3 layers is fully maintained as long as the BaTiO3 thickness does not exceed the combined thicknesses of the CaTiO3 and SrTiO3 layers. By preserving full strain and combining heterointerfacial couplings, we find an overall 50% enhancement of the superlattice global polarization with respect to similarly grown pure BaTiO3, despite the fact that half the layers in the superlattice are nominally non-ferroelectric. We further show that even superlattices containing only single-unit-cell layers of BaTiO3 in a paraelectric matrix remain ferroelectric. Our data reveal that the specific interface structure and local asymmetries play an unexpected role in the polarization enhancement.     

铁电材料P-E本构关系

铁电材料的极化机制包括：位移极化，转向极化．位移极化正比于外加电场；将电畴的固有电矩在极化方向按玻尔兹曼能量取加权平均得到转向极化．由此推出一个简单的解析表达式，表达了铁电材料极化强度P与外电场E的本构关系．将该解析表达式的结果与文献给出的电滞回线实验数据进行比较，2者符合得非常好．该解析表达式对磁滞回线的模拟效果也非常令人满意。     

BiFeO_3多铁Landau模型的修正

考虑到Landau自由能在平衡态时必须是稳定的以及Landau唯象模型中的每一个序参量都必须是实数,BiFeO_3材料的Landau自由能展开系数被重新计算.利用这些参数,模拟了电滞回线、磁滞回线和随外加磁场变化的磁电耦合系数,理论结果与最近报道的实验结果吻合得很好.     

有源电力滤波器滞环电流的模糊控制策略

针对有源电力滤波器(APF)固定环宽滞环电流控制补偿范围有限的问题,提出一种基于模糊控制的可变环宽滞环电流控制策略.通过对APF的建模和对滞环电流控制原理的分析可知谐波电流补偿能力与滞环环宽密切相关.以指令电流与实际电流的偏差及其变化率为输入变量建立模糊控制规则,实现滞环环宽随补偿要求进行调节.PSIM仿真结果表明:所提方法可以改善APF对谐波电流的跟踪性能,尤其是在过零点和顶点时性能改善较为明显.实验样机的实验数据证明,该方法可以加强APF谐波治理效果,有较好的实用性.