弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅研究前沿

弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅[(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT)]具有非常优异的机电性能,吸引了诸多科研领域的学者,从基础理论与实际应用等方面开展了研究工作。该文从PMN-xPT单晶的准同型相界、全矩阵宏观机电系数、光学与声学性能等方面,系统评述了此体系铁电材料相较于传统铁电材料的特色,介绍了PMN-xPT单晶在国内外相关研究领域的研究进展及发展方向。理论计算与实验结果表明,PMN-xPT单晶有望极大地提高医学超声波换能器、水声换能器、声表面波机电器件等的频带宽度、灵敏度及图像分辨率等性能。     

铌镁(锌)酸铅-钛酸铅弛豫铁电单晶研究进展

在最近十几年中,新型弛豫型铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅和铌锌酸铅-钛酸铅受到了广泛的关注。这是由于这种新型的弛豫型铁电单晶和传统的压电材料相比较,在准同型相界附近表现出良好的压电、介电与电致伸缩性能。文章介绍了铌镁(锌)酸铅-钛酸铅系列单晶的基本性质,国内外在该晶体制备及晶体性能相关领域的研究进展。     

铌酸钡铅晶体的生长和光折变性质

报道了Pb_(0.4)Ba_(0.6)Nb_2O_6晶体的Czochralski生长条件,晶体结构分析,及晶体的二波混合及四波混合响应特性.当双束夹角2■在22°~52°范围之间变化时,二波混合系数??在6~9cm~(-1)之间:四波混合反射率η=10%.     

弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅的工程畴结构研究

综述了目前对铁电晶体畴结构进行观测的主要技术方法,及国内外相关研究单位对新型弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅[(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT)]的工程畴结构的研究进展。以往的研究表明,该类单晶的机电性能与其工程畴结构之间存在着密不可分的关系,这些研究结果对阐明PMN-xPT单晶在不同极化方向与工程畴结构状态下,其优异机电性能的起源机制与发生规律,进而指导剪切波换能器、垂直极化方向的大应变驱动器等电机器件的设计与制作,具有重要的理论意义与实际应用价值。     

铌酸钡铅晶体的介电和热释电性

在100K～450K范围内,研究了铌酸钡铅(PBN)系统中三种不同组份晶体的介电和热释电性.它们都在较宽的温度范围内具有中等大小的热释电系数、较小的介电常数和较高的热释电探测优值,是适合于热释电探测器的材籽.     

掺铁铌镁酸铅一钛酸铅单晶的光折变效应

采用助溶剂法生长了掺杂量分别为0．1wt％和0．01wt％的0．67PMNT-0．33PT单晶．利用二波耦合实验研究了掺铁的弛豫铁电单晶0．67Pb（Mg1／3Nb2,3）03-0．33PbTi03（PMN．PT）的光折变性能．本文测试了样品的消光光谱、电光系数、光诱吸收电场和光电导．最大的增益系数达到了21cm-1,是无掺杂的PMN-PT晶体的两倍．光栅形成速率随铁浓度的升高而降低．     

掺杂铌酸锶钡单晶的喇曼散射

本文测定了不同掺杂(Cd)浓度的Sr_(0.61) Ba_(0.39) Nb_2O_6单晶在不同几何配置、不同温度下的偏振喇曼光谱.实验证明,随着温度的升高和掺杂浓度的增加,总的趋势是光谱加宽,谱峰红移,峰强度减小,但基本峰形不变.说明铌酸锶钡单晶的喇曼散射中NbO_6氧八面体内模起重要作用.     

铌镁酸铅基弛豫铁电陶瓷中的焦绿石

分析了铌镁酸铅中焦绿石的形成机理及铌镁酸铅显微结构,并研究了焦绿石对铌镁酸铅性能的影响,同时提出了提高铌镁酸铅基弛豫铁电陶瓷性能的措施。     

铌铁酸铅-钛酸铅铁电陶瓷的结构相变

 通过钨锰铁矿预合成法制备了铌铁酸铅-钛酸铅(1-x)Pb(Fe_1/2Nb_1/2)O₃-xPbTiO₃ (PFN-PT)铁电陶瓷。X-ray衍射（XRD）测量和密度测试表明,1150 ℃烧结2.5 h制备的PFN-PT陶瓷呈现纯钙钛矿结构和较高的致密度。随着PbTiO₃（PT）质量含量的增加,PFN-PT的晶体结构从三方相向四方相转变,伴随着晶胞体积的减小和钙钛矿结构四方性因子（c/a）的增大。PFN-PT陶瓷呈现明显的介电频率色散现象,随着PT含量的增加,介电常数最大值温度T_m/T_C升高,介电响应从弥散、宽化的介电峰变得相对尖锐,介电损耗减小,频率色散现象减弱。MnO₂掺杂有效地改善了PFN-PT陶瓷的介电性能。w=0.25% MnO₂掺杂的0.66PFN-0.34PT陶瓷100 kHz的最大介电常数ε_m为13254,室温介电损耗tanδ为0.003 63,饱和极化强度P_s为6.18μC/cm2,矫顽场E_c为1.1 kV/mm,压电应变常量d₃₃为98pC/N。     

铌镁酸铅类钙钛矿结构铁电多晶体的制备技术

铌镁酸铅(PMN)类化合物是一类弱铁电特性的ABO_3型复合钙钛矿结构铁电弛豫体。利用在A/B位固溶外来离子(例如,Sr、Ba和Ti等)的原理,改变该类化合物基固溶体的电负性差值φ和加权结构容差因子t值,达到合成全钙钛矿结构相的目的。根据电负性差值理论和钙钛矿结构容差因子理论,本文提出了铌镁酸铅类化合物钙钛矿结构相稳定性优值参数M的新概念。基于M值定义和PZN基固熔体的实验数据,推算出钙钛矿结构相稳定性临介优值Mc=1.67,并用以设计和优选PMN和PZN基多晶体最佳配方,优化材料性能。同时研究了钙钛矿结构相合成程度与MnO_2添加量和Mg偏离化学计量比程度的关系。研制出性能稳定、特性优良的新材料。     

铌酸钡钠晶体电畴的透射电镜观测

本文报导了铌酸钡钠晶体铁电畴透射电镜观察的结果。实验事实表明,畴界衬度与入射电子束相对于晶体的方向有关。当入射电子束几近平行于[014]晶向时,在多光束成象的条件下,明场象畴界出现明显的“黑一白衬度”,暗场象畴区间则出现明显的衬度差:在双光束(g=082)成象条件下,暗场象畴区间的衬度差还比较明显,但明场象的“黑一白衬度”很微弱。当入射电子束儿近平行于[011]晶向时,无论多光束成象还是双光束成象,明场象畴界不再出现“黑一白衬度”,暗场象畴区间也不再出现衬度差。畴界衬度的外形轮廓呈现α一条纹的性质。为了解释这些实验结果,我们根据双光束衍射动力学理论,考虑到α与β因子的影响,求出了衍射强度的表达式,对畴界衬度作出了比较园满的定性解释。对于g=444双光束衍衬象,还进一步将计算强度与实测强度作了定量的对比,从而导出了吸收距离的数值。     

钇铌复合掺杂钛酸锶钡陶瓷的介电和铁电性能研究

采用固相法制备4种不同Nb2O5与Y2O3比例的钛酸锶钡(Ba0.9Sr0.1TiO3)铁电陶瓷,掺杂总量在0.3％摩尔分数以内.XRD结果显示,Nb5+和Y3+的掺杂均在Ti位形成了替位式共溶.在-50～150℃温度范围内测试的介电结果表明,介电常数的峰值均保持在80℃.当Y2O3大于Nb2O5的含量时,Nb能够增大Y的作用,使BST陶瓷样品具有更大的介电常数、频率色散和铁电相的温度稳定性;当Y2O3小于Nb2O5的含量时,损耗峰向高温移动,介电损耗不断减小,特别是对高频损耗有明显的抑制作用.电滞回线测试表明,Nb2O5大于Y2O3含量的共掺,使BST陶瓷具有更强的铁电性.     

铌酸锂单晶的内旋转和电子态

将铌酸锂单晶在各种温度下出现的结构参数和物性参数异常现象同氧八面体内旋转理论进行了对比,单纯从晶格动力学角度不足以解释实验现象.用正电子湮灭寿命谱技术在20—85℃范围对晶体中的电子态探测的结果表明,存在着自由态和捕获态两种湮灭机构.捕获态的长寿命和相对成份在75℃附近出现异常,可以解释为价电子态在转变过程中的弛豫效应.     

铌酸锂钠晶体的介电与铁电性能

研究了Li_xNa_(1-x)NbO_3系统中x=0.09,0.12及0.16的三种组份晶体的介电与铁电性能。根据x光衍射及铁电测量,确定了在室温时晶体的点群。通过测量介电系数的温度依赖性和电滞回线,得出了此三种组份晶体的转变温度T_c,居里——外斯温度T_0,居里——外斯常数c,自发极化强度P_z,矯顽场E_c以及强场损耗正切tgδ_H。T_C和T_O之间的显著差别表示此种转变的一级相变特性。三种组份中,x=0.12的晶体具有最大的P_s,最小的E_c,可望发展成为性能优异的新铁电材料。介电系数的频率特性显示,介电系数虚部在较低频率时呈现极小值,这表明晶体中存在缺陷和空间电荷极化。     

铽改性铌酸锶钡晶体的介电谱研究

在5×10~2Hz 到5×10~8Hz 频率范围内测量了 Tb 改性的铌酸锶钡(SBN)晶体的室温介电常数,并以1×10~4Hz 的频率测量了这些介电常数从室温至居里温度以上的变化。对于 c 轴和 a 轴介电常数,都观测到了介电弛豫,但 c 轴介电弛豫频率明显低于 a 轴介电弛豫频率。对于不同的组份来说,介电弛豫频率随居里温度降低而降低。这些晶体的铁电—顺电相变是弥散性的,弥散程度随Tb 含量的增加而增高。     

锡酸铅对铌镁酸铅-钛酸铅铁电陶瓷性能的影响

采用固相法合成（0．90-x）Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0．10PbSnO3-xPbTiO3（PMN—PSn-PT）铁电陶瓷．研究了（0．90-x）PMN0．10PSn-xPT铁电陶瓷的结构、介电、铁电和压电性能．在PMN-PT陶瓷中加入PSn后,由于Sn在合成过程中的变价行为导致了第二相Sn2Nb2O7的产生．根据XRD分析确定了（0．90-x）PMN-0．10PSn-xPT体系的准同型相界（MPB）位于x=0．36附近,进而结合介电温谱分析得到了（0．90-x）PMN-0．10PSn-xPT的部分低温相图．PSn加入到PMN-PT陶瓷中,降低了PMN-PT铁电陶瓷的压电活性,最大值位于0．52PMN-0．10PSn-0．38PT组分处（390pC／N）．极化样品的介电温谱上没有观察到三方四方相变温度点,说明PSn的加入使PMN-PT陶瓷的MPB变窄和竖直,因而PSn的加入可以提高PMN-PT铁电陶瓷的实际使用温度．     

铌酸钡钠晶体的电光效应

本文从析射卒椭球出发,分析了铌酸钡钠晶体在各种运用方式下的电光相位延迟,指出了其最佳运用方式.通过和目前常用的电光晶体比较,衣明了其优越的电光性能和广泛的应用前景。     

锆钛酸铅钡弛豫铁电陶瓷偏压压电效应的研究

研究了锆钛酸铅钡铁电陶瓷的横向场诱应变x