【摘 要】
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拥有准同型相界（MPB）的铁电陶瓷表现出突出的压电、介电、铁电等性能,应用在精密仪器、电子信息、医疗器械以及在能量探测等领域,特别是表现出众的铅基材料,几乎占据着传感器、换能器、制动器等电子材料的市场。钛酸钡基（BT-）铁电陶瓷作为有毒铅基陶瓷的替代材料之一,人们对其MPB诱导高性能的认识尚不全面,并且BT-基中MPB相对温度变化是灵敏的,导致材料的热稳定性差。本论文基于BT-基铁电材料,主要研究
【基金项目】
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感谢国家自然科学基金项目（编号:91963201、11674143）； 教育部长江学者和创新团队发展计划（编号:IRT-16R35）； 111计划（编号:B20063）；
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拥有准同型相界（MPB）的铁电陶瓷表现出突出的压电、介电、铁电等性能,应用在精密仪器、电子信息、医疗器械以及在能量探测等领域,特别是表现出众的铅基材料,几乎占据着传感器、换能器、制动器等电子材料的市场。钛酸钡基（BT-）铁电陶瓷作为有毒铅基陶瓷的替代材料之一,人们对其MPB诱导高性能的认识尚不全面,并且BT-基中MPB相对温度变化是灵敏的,导致材料的热稳定性差。本论文基于BT-基铁电材料,主要研究MPB对外界驱动力的响应机制,提高BT-基材料的热稳定性;并利用其应力应变小、极化响应大的特点来研究自旋屏蔽效应的磁电耦合,获得的创新性结果如下:1、获得了BT-基陶瓷中MPB对外界驱动力的响应机制。通过原位X-射线衍射研究（1-x）Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x(Ba0.7Ca0.3)Ti O3（BZT-x BCT）的MPB在外加电场下的响应行为,并利用扫描电子显微镜观察施加电场前后的铁电畴。结果显示MPB在外加电场下的畴翻转系数近似等于R相和T相畴翻转系数的总和,并且MPB附近存在的相变可能是压电系数能进一步提高的关键因素。2、利用成分梯度提高BZT-0.5BCT系列陶瓷的热稳定性。将预烧后的BCT与BZT凝胶混合烧结在陶瓷中获得成分上的梯度分布,利用成分梯度的宽度调控样品的热稳定性。结果显示在400 oC预烧BCT制备的样品热稳定性最优,从-73 oC到23 oC,与标准的BZT-0.5BCT比热稳定性提高了33%。成分梯度不仅提高了样品的热稳定性,还保持了优异的铁电性能。3、利用弥散MPB提高BZT-0.5BCT系列陶瓷的热稳定性。通过将摩尔比为1:1的R相和T相粉末混合烧结得到弥散的MPB,利用弥散的MPB其热稳定性与标准BZT-0.5BCT陶瓷相比提高了46%。此外,将MPB粉末加入到R相和T相增加MPB的弥散度,样品热稳定性相较标准的BZT-0.5BCT陶瓷提高了63%。4、利用铁磁/铁电异质结观察到了自旋屏蔽效应为主的磁电耦合。将Co92Zr8薄膜溅射在应力应变小,极化响应大的0.7Bi Fe O3-0.3Ba Ti O3铁电基底上,以排除应力效应的磁电耦合。通过外加电场下测量动态磁性,观察到自旋屏蔽效应的磁电耦合,并证明了该效应来自于铁电基底的极化。
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