铌钪酸铅基铁电单晶的制备、结构和性能

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xfzhang901
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
铌钪酸铅是一种典型的Pb(B1/2B"1/2)O3化合物,其B位离子的电价和半径间的化学差异刚好处于有序和无序的临界状态,使得Pb(Sc1/2Nb1/2)O3晶体成为一种B位有序度可调节的铁电材料。可以通过热处理或改变生长条件等手段,调节Pb(Sc1/2Nb1/2)O3晶体的B位离子排布,从而研究有序/无序结构对弛豫行为的影响和弛豫的物理机制。因此,Pb(Sc1/2Nb1/2)O3晶体的研究为弛豫响应的机理研究提供了重要的材料基础。同时,Pb(Sc1/2Nb1/2)O3的居里温度约90℃,高于Pb(Mg1/3Nb2/3)O3,对探索高居里温度的铁电材料具有重要意义。基于以上背景,我们制备了Pb(Sc1/2Nb1/2)O3晶体及其二元和三元铁电固溶体晶体,并研究了晶体的相结构、畴结构、介电、铁电和压电等电学性能。  本研究主要内容包括:⑴采用顶部籽晶法成功生长了Pb(Sc1/2Nb1/2)O3铁电晶体,并用X-射线粉末衍射确定了其纯的三方钙钛矿结构。X-射线衍射结果除钙钛矿的基本衍射峰外,还发现了(1/21/21/2)和(3/21/21/2)超晶格衍射峰,且(1/21/21/2)被场发射透射电镜分析证实,这是由于B位离子有序排布引起的。Pb(Sc1/2Nb1/2)O3铁电晶体表现为非弛豫的介电响应,不同于前人的报道,介电温谱表现为尖锐的相变峰,不存在弥散现象。变温畴结构的消光特点及矫顽场和剩余极化强度随温度的变化情况,同样符合非弛豫铁电体的行为特征。⑵基于新型高居里点、高性能压电铁电材料的发展要求,结合前期Pb(Sc1/2Nb1/2)O3晶体的研究工作,研究了Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3二元固溶体晶体。采用顶部籽晶法生长得到了不同组成的Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3铁电晶体,并用X-射线粉末衍射确定了其钙钛矿结构及由三方到准同型相界再到四方的相变规律,确定了生长具有准同型相界组成的Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3晶体的配料组成为0.50-0.55(PbTiO3 mol%)。Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3晶体表现为非弛豫的介电响应,居里温度>200℃,相变温度>150℃,高于Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3晶体,能够满足对温度要求较高的应用需求。同时,其矫顽场约5 kV/cm,高于Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3晶体,适合应用于火功率的器件。然而,Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3晶体的压电常数最大约1420 pC/N,低于 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3晶体。⑶从Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3晶体的研究中发现该晶体熔点高、结晶习性差,难以生长。其居里温度和矫顽场较高,但其压电性能不高。因此,我们考虑用Pb(Mg1/3Nb2/3)O3掺杂改性Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3体系,研究三元铁电固溶体体系,以期改善Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3晶体的结晶习性和压电性能。采用顶部籽晶法生长了Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3三元铁电固溶体晶体。通过X射线粉末衍射确定了其钙钛矿结构,及随组成的改变其钙钛矿结构对称性的变化规律。归纳了Pb(Sc1/2Nb1/2)O3和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3摩尔比分别为1∶3,1∶1和3∶1时,生长具有准同型相界组成晶体的配料组成。Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3晶体具有高的居里温度(>200℃)和相变温度(>120℃),高于Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3晶体,表现出高的温度稳定性。矫顽场较大(>4 kV/cm),能够满足大功率器件的应用需求。其峰对峰的最大应变约0.59%,高于 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.30PbTiO3晶体。Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3晶体的压电常数不高,最大为1650pC/N,仅稍大于Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3晶体,考虑由严重的离子分凝所致。
其他文献
本文采用内耗技术与显微观察相结合的方法研究了ODS(OxideDispersion Strengthened)合金的再结晶与微孔形成机理。内耗研究结果表明,ODS合金的晶界内耗峰的弛豫强度、弛豫激活
学位
本文研究了高温超导体的相变和标度行为。利用连续相变的标度定律,力图揭示高温超导体涡旋相变的普适性质。同时讨论了欠掺杂超导体的赝能隙现象及普适性,在掺杂相图上的量子临
石墨烯纳米结构在纳米电子学和自旋电子学器件应用研究方面表现出了良好的潜力。然而,加工出边界可控的单层石墨烯纳米结构仍然是一个挑战性问题。氢等离子体各向异性刻蚀技术
多铁性研究作为凝聚态物理和材料学的交叉新兴学科,于近10年间在学界和工业界引起极大地关注和科研投入。因为可同时包含两种及以上的有序态,多铁性材料为磁电耦合效应的研究提
本文从系统加热浴模型出发,在量子力学路径积分理论框架下研究了耗散系统的量子衰变问题。我们分别讨论了系统与环境之间非线性耦合和亚稳态势鞍点处的非简谐项(高阶模)对量子
论文第一部分分析双-A型四能级原子同两个弱信号场和两个强控制场的相互作用,研究如何在该原子系统中操控双光束信号。 在双-∧型四能级原子系统中,两个∧通道共享同一个暗
期刊
论文首先阐述了统计物理中随机动力学的基本理论和处理方法以及相关前沿课题研究的现状.其次运用投影算子和去耦拟设两种方法,给出了随机系统的关联函数和驰豫时间。对典型而
本文研究随机力作用下随机动力学系统稳态的性质,具体研究了单模立方激光这一典型的随机动力学模型。围绕着交叉关联噪声对单模激光系统的影响,分析了交叉关联时间以及乘性噪声
一、欣赏,品读孩子的纯真大文豪苏轼传授给葛延之的作文秘笈是:一物摄之,意是也。“意”就是思想、观点,体验和感受等。任何一个人写作,都是要表达自己的“意”。对生活,儿童