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．     

铁电材料电畴结构的扫描电镜成象

本文介绍了铁电体电畴结构的扫描电子显微镜成像技术。根据畴反差较弱的特点,着重讨论了样品的处理技术及成像参数的选择技巧。实验结果表明:为了避免畴反差被破坏,必须使用较低的入射电子束能量,较大的入射角和快速帧扫描速度。应用这一技术,成功地在OPTON公司生产的DSM950扫描电镜上观察到了锆钛酸铅二元系压电陶瓷材料90°电畴和180°电畴结构花纹,并且当使用高能电子束轰击未镀导电膜的样品时,能观察到电畴的消失过程。     

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%.     

[210]cub切型弛豫铁电单晶PMN-32PT电畴研究

利用偏光显微镜研究了电场对弛豫铁电单晶PMN-32PT电畴组态的影响．结果表明,对于[210]cub切型单晶,当施加的电场强度为0kV·cm^-1时,透明区域呈三方畴形态;当施加电场强度为6kV·cm^-1时,诱导出单斜相;但继续增加电场强度至10kV·cm^-1时,晶体没有呈现单斜相的单畴形态,亦无其他相变;此后,将电场强度减小至5kV·cm^-1时,单斜相消失,说明该单斜相是亚稳态的．     

铁电材料的非线性本构行为

针对铁电试样电畴随机分布的情况,提出了多电畴力学模型．模型中极化后的铁电试样由许多靠近极化电场方向的随机分布的电畴所组成．每个电畴看作是一个单元,每个单元的翻转驱动力计算公式中的应力和电场强度采用宏观应力和电场强度,利用标定的电畴翻转驱动力与电畴翻转体积分数之间的强化关系,计算出每个单元的电畴翻转体积分数,将外加应力和电场强度和求得的电畴翻转体积分数代入本构方程就可以求得各个单元的应变和电位移,对所有单元进行体积平均得到铁电试样的宏观本构响应．同时也对铁电试样的非线性本构行为进行了有限元模拟．在有限元计算中,首先由宏观应力和电场强度计算出每个单元电畴翻转驱动力,进而得到各单元电畴翻转体积分数,就可以针对本次加载进行有限元计算,计算中考虑到各单元自发极化方向不同而引起的交互作用得到各单元的应力、应变和电位移,体积平均求得试样的宏观本构行为．根据以上两种方法进行了计算,计算结果包括单轴力加载和单轴电加载下的应力应变曲线、应力电位移曲线以及力电耦合加载下铁电试样的电滞回线、蝶形曲线,理论预测与实验结果符合良好．     

压电材料非线性本构关系及有限元实施

通过对试验结果的分析 ,提出经过简化的压电陶瓷PZT 4的非线性本构关系 ,建立相应的有限元计算方法 .以多重复合式压电材料启动器为例 ,计算电荷载作用下的电畴翻转、反向极化和反向电致屈服等非线性响应 ,从而对压电材料启动器的工作特性有所了解 ,并对它的破坏机理的研究提供一些启示 .     

压应力对铁电陶瓷非线性力电耦合性能的影响

回顾了关于轴向压应力与侧向压应力对铁电陶瓷非线性力电耦合性能影响的实验结果,提出了一个新的电畴翻转模型,将180°电畴翻转分成两次连续的90°翻转.在压应力方向与极化方向平行的情况下,陶瓷中的电畴翻转近似为轴对称的,可以用一个解析的模型来模拟.而在压应力方向与极化方向垂直的情况下,电畴翻转是三维的,因而无法简化.两种情况下模型的模拟结果均与实验结果符合较好,从而说明了该模型的有效性.回顾了关于轴向压应力与侧向压应力对铁电陶瓷非线性力电耦合性能影响的实验结果,提出了一个新的电畴翻转模型,将180°电畴翻转分成两次连续的90°翻转.在压应力方向与极化方向平行的情况下,陶瓷中的电畴翻转近似为轴对称的,可以用一个解析的模型来模拟.而在压应力方向与极化方向垂直的情况下,电畴翻转是三维的,因而无法简化.两种情况下模型的模拟结果均与实验结果符合较好,从而说明了该模型的有效性.     

实时观察铁电晶体电畴变化的简便方法

利用一种简便的光学方法,对铁电晶体（ＫＩＯ３和ＫＮｂＯ３）室温以上的畴结构进行了实时观察．在相变点附近,观察到了明显的畴结构变化．     

铁电体中电畴壁的经典行为

本文讨论铁电体中电畴壁在扰动力作用下的运动,指出在常力作用下畴壁有经典非牛顿粒子的行为.每一种铁电材料存在着与温度有关的本征频率,在周期性外电场作用下,畴壁作振动,但振幅不是常数,当外场频率接近本征频率时,振幅趋于稳定极大值,即发生共振,使电矩增加.     

利用原子力显微镜研究晶体缺陷

首次利用原子力显微镜研究晶体表面缺陷，给出了经腐蚀后的KTiOAsO4晶体表面铁电畴和位错蚀坑的清晰照片和定量信息。对实验结果和方法进行了讨论。指出这种实验方法具有放大倍数高，分辨率可达原子量级，可以给出物质表面结构的定量信息和立体图像等特点，并且具体探讨了利用原子力显微镜研究晶体表面缺陷的一些实验技术问题。