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四方钨青铜型Ca0.28Ba0.72Nb2O6(CBN-28)具有和SrxBa1-xNb2O6(SBN)同样优良的光学特性,其居里温度比SBN-61的高约200℃,显示CBN-28更引人注目的应用潜力。本文主要测量了CBN-28单晶的电学性能,考察了弛豫铁电相变,利用透射电子显微镜研究了180°畴结构和无公度调制结构,具体内容如下:
1.研究了大块CBN-28单晶沿[001]方向的铁电介电性能。结果表明,室温下CBN-28单晶的自发极化Ps、剩余极化Pr和矫顽场Ec分别为35.3μC/cm2、32.2μC/cm2和38.1kV/cm。变温介电谱结果显示,该单晶在252℃附近发生了正常铁电体向弛豫铁电体的转变。低频时在325-500℃范围内出现了具有弛豫特征的介电反常。120℃附近有一由氧空位的迁移引起的介电弛豫损耗峰,由此计算得激活能为1.19eV。从500-560℃范围内的阻抗谱计算得电导激活能为1.33eV。
2.用透射电镜(TEM)研究了CBN-28单晶中的180°畴结构及其演变。发现其中存在高密度的180°铁电畴,这些畴呈长钉状,沿c轴走向,直径约50-500nm。观察到电子束辐照诱致的畴壁运动。原位加热观察表明,升温至220℃左右,开始出现许多直径仅几纳米的细条状微畴;温度再上升时这种细条状畴逐渐增多。在282℃所有畴衬度消失。这种零场自发极化的宏畴→微畴转变对应于在铁电相变点Tc附近的正常→弛豫铁电体转变。
3.用高分辨透射电镜(HRTEM)和电子衍射研究了CBN-28单晶中的无公度调制结构。由[110]带轴的电子衍射花样确定了室温无公度调制波矢q=(1/2)c*+(1+δ)(a*-b*)/4,其中无公度系数δ=0.09。[110]带轴的高分辨TEM像给出了无公度调制结构的直接证据,[001]带轴的高分辨像还观察到了正弦波调制。提出的结构模型认为:CBN-28中的无公度调制结构是由晶胞参数为ao,bo,co和ao’,bo’,co’的两种正交超晶胞均匀混合排列产生的。