强压电铌酸钾钠晶体的相变和声子热动力学研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:matingf
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
无铅铁电钙钛矿K0.5Na0.5Nb O3(KNN)作为介电性能和压电性能出色的氧化物代表,近年来受到了广泛的关注。作为新一代无铅压电陶瓷,KNN具有高机电耦合系数和品质因数等优良性能。并且对KNN此类环境友好型材料体系的研究有助于替代市场中铅基陶瓷锆钛酸铅,符合可持续发展的基本国策。在现有研究中,压电系数媲美铅基材料的改性KNN已可以成功制备。但难以解决的问题在于KNN的多晶相变共存区域是依赖于温度变化的倾斜区域。相比于市场主流压电陶瓷锆钛酸铅近似垂直的相共存区域,KNN相界处的高压电系数受温度调控。这极大限制了这种环保压电材料的应用。为解决当下应用问题,需要对无铅压电材料体系的相结构细节有更深入的认识。本文系统地研究了锰(Mn)掺杂K0.5Na0.5Nb O3-LiBiO3单晶的温度依赖性结构演化的完整过程,呈现出约1050 p C/N-1的超高压电系数和优异的介电/铁电性能。通过在80-800 K的宽温度范围内演示所有拉曼活性模式相关的声子热力学。详细描述了各种声子模式和结构特性的非极化和极化散射特性。证明了分子振动中的对称差异、对称破缺和对称重排与多相共存和一级相变的不连续有关。以晶格动力学的研究方法在不同Mn含量的KNN-LiBiO3晶体中观察到完整的相变顺序和相变点的移动。工作旨在深入揭示KNN系统中良好的铁电/介电性能、结构和声子热力学的细节,以及理解掺杂影响下KNN体系的一级相变机制。传统分析技术难以达到对材料微观结构的系统认知,拉曼光谱技术在探测分子结构细节和晶格微小畸变上具有独特的优越性。以其无损、高灵敏的特点,在变温、变压条件下结合其他分析手段可做进一步的物理结构分析。本研究主要利用拉曼散射技术探索了新型工艺生长的性能优异的KNN-LiBiO3单晶的结构相变和声子热动力学。本文核心内容及创新点在于:(1)通过发挥偏振拉曼散射光谱敏感于分子/晶格尺度分析相结构和对称性等细节的优越性,总结出晶体的三角相(R)到正交相(O)到四方相(T)到顺电相(C)连续相变过程及不同掺杂浓度对于相变点的影响。(2)通过对制备方法与铁电/介电性能的分析,发现Mn离子掺入在ABO3晶格中以+2和+4价占据A位和B位,有效降低漏电流。退火工艺的使用使得晶格内A位和B位原子有序度提高,减小了晶格的总内能,含氧的退火氛围使得晶格氧化并抑制了空穴的产生,进一步提升了铁电性能。(3)通过对晶格对称性的分析发现,Mn含量的增加使得KNN-LiBiO3晶体在T相下的退偏比值显著上升,晶格结构趋向对称度低的线性构型。证明Mn元素的掺入会增强晶格的四方性。这项工作从晶格结构层面上为无铅KNN基铁电晶体的性能优化和提升提供了系统的物理解释。
其他文献
学位
小微企业作为我国经济发展的中流砥柱,对社会的方方面面一直起着不可估量的作用。我国目前有超过1亿家个体与小微经济主体,但由于企业自身的特殊性:抗风险能力小、经营不具规模化、缺少融资抵押物,融资困难成为小微企业生存与有序发展的绊脚石。X科技公司践行互联网+普惠金融的模式,开展小微企业融资业务,并且在营销初期取得了较好的成绩。但随着各家商业银行以及第三方金融机构的关注与投入,X科技公司原有的营销策略逐渐
印刷电路板(PCB)上的元器件往往都是通过贴片机和插件机安装的,在安装过程中,一旦出现错件、漏件、极性反等问题,将会导致整块PCB板报废,因此在其投入使用前需要对其进行检测。与传统的人工目检方式相比,自动光学检测(AOI)技术可靠性高,稳定性好,有着更高的检测精度。随着电子行业的发展,PCB上的贴片元件正朝着集成度更高、体积更小、层数更多的方向发展,人工目检已经无法适应实际生产需求。因此研究基于图
AlGaN基深紫外发光二极管(DUV-LED)是一种新型固态光源。当前的研究课题大多只关注器件纵向结构而忽略横向优化对DUV-LED性能提升的重要性。本文提出电子阻挡层(EBL)横向阶梯式和渐变式优化设计并辅之以量子垒P型掺杂结构,以提升DUV-LED发光性能。主要工作包含以下几个部分:(1)引入横向阶梯式EBL结构,研究该结构对器件发光性能的影响。横向阶梯式降低电子阻挡层Al组分可以有效抑制有源
近年来,在基因编辑领域,CRISPR/Cas9技术由于其高效、鲁棒与可编程的特点,目前正受到生物医学界的广泛关注。Cas9核酸酶可以在gRNA的作用下,于靶点位置诱发DNA双链断裂,从而可以编辑基因组中特定位置的基因片段。由于脱靶效应导致的碱基意外插入和删除是CRISPR/Cas9系统在实际应用中存在的一个问题。为了解决这一问题,具有更高特异性的CRISPR/Cas9变体被设计出来。大量Cas9变
学位
无线Wi-Fi的信道状态信息(CSI)是一种极细粒度的感知源,能够提供丰富的环境变化特征,在实现更为精确的行为感知的同时还具有优秀的非侵扰性。因此基于CSI的人体动作识别在家庭健康、普适情景感知以及人机交互等领域具有非常重要的作用。然而目前的识别方法会在分析的过程中加入大量冗余的静态信息,同时往往会忽略时间上下文之间的联系,这对于依赖长时间序列的动作的识别具有一定的局限性,并且这些方法在应对场景的
学位
在线社交网络已成为当前主流的信息传播媒介,研究在线社交网络上的消息传播对于理解其上传播规律及实现有效地管控具有重要意义。一方面,揭示消息传播的机制和影响因素有助于人们及时、高效地获取有用信息。另一方面理解谣言、流言和虚假消息的传播机制有助于快速地进行舆情控制。以往的研究尚且存在不足:1)对消息传播的研究集中于日常消息传播,鲜少有针对突发事件消息传播机制的研究。2)大多数网络模因的研究仅关注生存环境
微塑料(3及Ti O2添加剂,对不同砷形态的吸附量均较大;而白色PE地膜碎片及LDPE对不同砷形态吸附量的差异不大。PE(微)塑料的理化性质以及砷形态结构均会影响砷类物质与PE(微)塑料之间的界面行为。此外,本研究证明外界环境条件的变化会直接影响微塑料与砷类物质的相互作用,包括水环境p H、盐度、共存化合物及不同水体等因素。吸附到微塑料上的砷类物质也可以持续不断以低剂量解吸或释放到周围水环境中。因