TGSFB晶体生长及其热释电性能

TGS晶体是优良的红外热释电材料,化学组成为[(NH_2CH_2COOH)_2·H_2SO_4],属单斜晶系,空间群为P2_1,极化方向为二次轴方向。TGS晶体的居里温度T_C为49℃,49℃以下为铁电相,49℃以上为顺电相,只有铁电相时才有热释电性能。为了进一步提高居里温度,加宽器件的使用范围,同时进一步提高优值比(P/8),本文旨在得出用H_2BeF_4有规律的部分取代TGS晶体中的H_2SO_4,生长出的TGSFB晶体的热释电性能和应用前景。     

TGS晶体中取代基元的作用

硫酸三甘肽([NH_2CH_2COOH]_3·H_2SO_4)简称TGS,从TGS的过饱和溶液中可生长,出优质完整的TGS晶体。TGS晶体是一种较典型的铁电体,居里温度(T_c)为49℃左右,在室温下,它具有优良的热释电性能,但当温度高于T_c时,晶体的自发极化消失,变为无极性晶体。 TGS晶体结构沿c轴方向的投影,如图1所示。 TGS晶胞是由三种构型不同的甘氨酸     

硫酸三甘肽(TGS)晶体中电畴的观察

TGS晶体是一种铁电晶体,是现阶段制备热释电探测器件的一种较好的材料。 铁电体的一个重要特性,是在一定的温度范围内具有自发电极化强度。自发极化是被晶体中存在的电偶极矩所决定的,在晶体中有这样一些区域,其中电偶极矩的取向一致,具有相同的自发电极化方向,这些区域就称为电畴。我们观察电畴的目的,在于找出晶体的电畴结构和宏观性质之间的联系。     

PbTiO_3薄膜的热释电特性研究

铁电PbTiO_3薄膜具有优良的热释电性质,因其有介电常数ε_r小、热释电系数γ大、居里温度高、体积热容量小、γ和ε_r的温度系数小等优点,受到人们的极大关注.国外已用溅射法制备的PbTiO_3薄膜作成了热释电红外探测器.我们用sol-gel方法在单晶Si衬底上制备了PbTiO_3薄膜,并简要报道了它的电学性质.本文着重研究 PbTiO_3薄膜的热释电特性,主要介绍极化条件、烧结温度、膜厚等工艺因素对介电、热释电性质的影响,以及热释电系数随温度的变化关系,优化了工艺过程.     

一种新的热释电晶体——ATGSAs的生长和性质

一、引言 硫酸甘氨酸[(NH_2CH_2COOH)_3·H_2SO_4,简称TGS]是一种优良的铁电晶体,它具有高的热释电系数和低的介电常数,而且易培育出高光学质量的大晶体,它是制造室温下应用的红外摄象管和红外探测器的良好材料。多年来,不少人对TGS晶体进行了广泛的研究,为了克服TGS晶体的缺点,人们通过氘化掺杂和离子取代研制出了ATGS,DTGS,TGFB等     

新型铁电复合材料ATGS-PVDF的制备与性能

近年来人们对以硫酸三甘肽(TGS)单晶粉末和聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜作为热释电材料进行了较多的研究,发现了颗粒尺寸、组分配比、成膜工艺对材料的性能有较大的影响.通过优化条件可以得到性能优良、有应用价值的新型热释电薄膜,但该类薄膜同TGS单晶一样不能锁定极化,工作温度不能超过TGS单晶的居里点(49°C),这将大大限制了其应用.我们用掺L丙氨酸的TGS(ATGS)单晶粉末替代TGS粉末同PVDF进行复合.在成膜过程中施加     

铁电体热释电系数的本征和场致增强模式的机理

铁电材料制备的红外探测器主要有两种工作模式:热释电体的无电场本征模式和铁电体的场致增强模式.利用铁电体的唯象理论,通过引入偶极子耦合,得到了两种模式热释电系数的理论公式.其数值模拟表明,在热释电体的本征模式中,热释电系数随温度的上升而增加,接近居里温度时急剧增大.在铁电体的场致增强模式中,热释电系数由场致诱导极化的温度效应和偶极子的转动效应产生.在低温区,低电场时以偶极子的转动为主形成一个尖锐的峰,增大电场后变为以场致诱导极化为主.温度升高,以偶极子转动引起的热释电系数峰向高电场方向移动,在顺电相,以场致诱导极化为主.铁电体用于热释电效应时,保持温度稳定性的基本方法是温度越高,施加的电场越大.     

铁电-驻极体复合膜的性质和测量方法

近年来兴起了研究复合材料在热释电材料中以硫酸三甘氨酸(TGS)单晶粉末和聚偏氟乙烯(PVDF)复合薄膜最为引人注意。因复合材料具有新的物理和化学性质,在测量物性参数时若只简单地采用传统的方法,很可能引起错误。下面介绍TGS-PVDF复合热释电薄膜的热释电系数、热激电流(TSC)和介电谱的测量方法和结果。     

溶胶-凝胶工艺制备铁电钛酸铅薄膜及电学性质

隨著材料科学、电子学的迅速发展,电子器件日趋微型化和集成化。铁电薄膜由于具有压电、热释电和电光等多种特性,又具有便于集成化和平面化的形式,受到了高度重视。其中,铁电钛酸铅(PbTiO_3)因具有居里温度高,介电常数小,热释电系数大等优点,国外已用溅射法制得的PbTiO_3薄膜作成了非挥发性记忆元件,热释电红外探测器,超声传感器和低阈值的电致发光元件等,显示出其多方面的应用前景。     

用电子扫描技术观察TGS的动态电畴结构

为了观察热释电晶体TGS的电畴结构,已有不少的研究者用不同方法进行过研究,其中广泛使用的有腐蚀法、粉纹图法、热释电探针技术。近来又采用液晶显示、扫描电子显微镜观察等。本文所用的方法类似于扫描电镜,但却在一个热释电摄象管中进行,用此种     

GLTGS晶体生长及其热释电性能

根据结构与性能的关系,选择胍基乙酸作为掺质,采用水溶液降温法生长了ＧＬＴＧＳ晶体,发现掺质的存在使晶体的生长形态、单胞参数和解理性均发生了变化。对所生长晶体的热释电性能进行了系统测量。结果表明,掺质显著地增强了晶体的热释电效应,与纯ＴＧＳ晶体相比,ＧＬＴＧＳ晶体在２０￣３０℃的温度范围内,热释电系数增加了４９．３％￣５５．８％,品质因子增加了３５．４％￣４９．３％。另外,经过测量晶体的电滞回线发现     

掺铁Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.26PbTiO3单晶的生长及性能研究

采用改进的布里奇曼法(坩埚下降法)生长了掺0.3%(摩尔分数) Fe的0.74Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃- 0.26PbTiO₃(PMN-0.26PT)单晶. 系统研究了该单晶的生长、结构、介电和热释电性能, 并与纯PMN-0.26PT单晶进行了比较. 研究发现, 掺杂晶体的畴宽度明显大于纯晶体; 单晶的矫顽场和剩余极化都明显增大; 在居里温度以下, 介温谱上出现两个大的异常, 温度较纯晶体更接近于室温. 实验结果表明, 掺杂离子通过缺陷偶极对2Fe′_Ti -V^••_o对畴起钉扎作用, 增加了晶体的矫顽场, 降低了晶体的介电常数和介电损耗, 提高了晶体的探测优值, 并保持高的电压响应优值, 这对PMN-PT单晶的实际应用非常有利. 这种高性能的热释电和压电单晶的掺杂改性研究将会更好地增进对其高性能本质的理解.     

新型热释电材料——HTGS晶体生长与性能

近几年来,由于红外探测技术的发展,促进了热释电晶体材料的研究。目前对高灵敏度、宽光谱响应,可在室温工作的热释电晶体的研究,多集中于硫酸三甘肽[(NH_2CH_2COOH)_3·H_2SO_4](简称TGS)晶体系列方面。我们为了进一步改进TGS晶体的性能,以及探索新型热释电晶体,以偶极矩较大、分子结构与甘氨酸(NH_2CH_2COOH)相似、易溶于水等为理论根     

TGS-PVDF复合材料的热释电性研究

复合材料是当前材料科学的一个重要发展方向.用于红外探测的热释电材料也向复合材料方向发展.这种材料是由单晶粉末和有机聚合物混合而形成的一种新型功能材料,它不仅具有良好的压电性和热释电性,而且柔性好、成本低,易制成大面积均匀薄膜,从而得到广泛研究.在压电方面已向实用化发展;在热释电应用方向也显示出良好的前景.本文将首次报道一种新型复合材料——硫酸三甘氨酸(简称TGS)单晶粉末与聚偏氟乙烯(简称PVDF)复合物的热释电性质。     

铁电体热释电循环的能量转换机理

环境中的废热可以被铁电体在变温和变电场的热释电循环中转换为电能.然而,铁电体的极化强度随外界条件的变化一直是待解的难题.本文根据电场作用下铁电体中偶极子在三维空间转动的唯象理论,引入偶极子的耦合效应解决了极化强度在一定初始条件下随温度和电场的变化规律,推导出了奥尔森热释电循环中温度和电场对极化强度和热释电转换效率的影响规律.通过数值模拟得到如下结论:热释电循环的等高温线与电滞回线的上曲线重合;等低温线在电滞回线的中线与上线之间,由所加最大电场决定;热释电循环时,低温端的温度越接近居里点,以及高温端的温度略高于居里点,会有较高且较为稳定的热释电转换效率.上述结论与实验结果基本相符.     

c轴取向PbTiO_3薄膜的制备与结构分析

一、引言 钛酸铅PbTiO_3,是一种优良的热释电材料.特别是c轴取向的PbTiO_3薄膜,c轴就是极化轴,热释电系数r约为2.5×10~(-8)C/cm~2·K,热容量小,沿c轴的相对介电常数8_r~6小(约100),热释电品质因素较PbTiO_3,晶体有明显提高.因此有希望成为高性能指数,高灵敏度的传感器材料.目前,人们利用射频磁控溅射法已生长出口轴取向PbTiO_3薄膜.     

热处理工艺对KTa0.65Nb0.35O3薄膜结晶学性能的影响

钽铌酸钾(KTa_(1-x)Nb_xO_3,简称KTN),铁电与顺电相变温度(T_c)可通过改变钽铌比调节,将T_c调节到近室温附近,其晶体具有良好的热释电、电光和非线性光学性质,可用于热释电探测器、电光调制器、电光偏转器、全息存贮等,其薄膜可用于光电子器件和集成光学器件中.当x=0.35时,KTN在无机材料中具有最大的二次电光系数.我们用Sol-Gel法制备了其沿(100)、(111)取向生长的薄膜.薄膜的结晶学性能对薄膜的电学、光学和电光性能有很大的影响,如焦绿石结构相的存在,使KTN薄膜失去铁电性.另外,薄膜的Curie温度(T_c)升高,介电温谱峰竞化,剩余极化强度降低,电滞回线变窄等,不仅与尺寸效应、衬底对薄膜的应力有关,而且与薄膜的结晶学性能有关.本文研究了热处理工艺对薄膜的结晶学性能的影响.     

铁电单晶单畴化温度

经过人工极化的铁电体在铁电相变温度附近有特别大的热释电系数,有可能应用于热能和电能的直接转换而引起了广泛的注意。然而国内外传统采用的热释电系数测量方法在接近样品的居里点时并不可靠,只能给出虚假的数据,其中混杂有反向电畴生长的退极化效应的贡献。最近的实验证明,一个铁电单晶在低于其FE-PE相交点T_c的某个温度T_s以下,人工极化得到的单畴状态才是稳定的。在T_s和T_c之间的温度上,一个自由的铁电单晶将自发     

弛豫型铁电单晶0.76PMN-0.24PT的铁电相变特征

采用介电、铁电与热释电表征法,结合电畴结构的实时观察,对０．７６ＰＭＮ－０．２４ＰＴ单晶的相变特征进行了研究,发现其铁电性质介于典型弛豫铁电体与正常铁电体之间．该单晶极化前具有一种处于微畴至典型宏畴之间的过渡型电畴,其（００１）晶片在极化后发生场致相变,并在其后的升温程序中表现出两个特征温度Ｔ_ｄ与Ｔ_ｍ．Ｔ_ｄ为电容率随温度下降而开始急剧下降的温度,对应于零场升温程序中的由电场诱导的典型宏畴－过渡型宏畴的转化;在Ｔ_ｄ～Ｔ_ｍ温区,晶体持续发生铁电－顺电相变或退极化作用,以宏畴态存在的铁电相与顺电相共存;在略高于Ｔ_ｍ的温度,晶体转化为宏观顺电相,铁电相以微畴态存在．由于场致相变与晶体取向有关,相对于同成分的单晶来说,多晶陶瓷在同样的温度一电场历程下显示不出特征温度Ｔ_ｄ．     

Pb(Zr,Sn,Ti)O3反铁电-铁电陶瓷热释电谱

改性Ｐｂ（Ｚｒ,Ｓｎ,Ｔｉ）Ｏ３反铁电－铁电陶瓷存在着多种晶体结构,随着变化会发生相变而影响材料的性能,研究了铌改性Ｐｂ（Ｚｒ,Ｓｎ,Ｔｉ）Ｏ３反铁电－铁电陶瓷温度诱导相变中的热释电效应,结果表明,温度诱导相变引起电荷突变形成光锐的热释主电峰,热释电峰的２和位置取地相变的类型和温度,组分和初相态变化 导致的不同相态变化过程形成峰形和峰位不同的热释电谱,热释电谱不仅可以显示极化强度随的变化情况而且可