Relaxor-PbTiO3與(KxNa1-x)NbO3晶體電學(xué)性能與電疇關(guān)系研究.pdf

1、鉛基弛豫鐵電晶體（Relaxor-PT）表現(xiàn)出優(yōu)異的介電性能（εr>6000）和壓電性能（d33>2000pC/N和k33>90％），而備受關(guān)注。此類晶體的宏觀電學(xué)性能與其組分和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，比如：工程化電疇模型成功解釋了Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3（PZN-PT）晶體優(yōu)異的場(chǎng)致應(yīng)變特性。在無(wú)鉛壓電晶體方面，疇工程亦被認(rèn)為是提高其壓電性能的有效途徑。為了揭示鐵電晶體電疇結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀電學(xué)性能的影響，本文研究了不同物相結(jié)構(gòu)的

2、Relaxor-PT和(KxNa1-x)NbO3（KNN）晶體的電學(xué)性能、壓電性能熱穩(wěn)定性、電疇形貌、電疇尺寸以及電疇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等。本文的主要研究工作及結(jié)論列于以下：
　　1、首先使用坩堝下降法生長(zhǎng)了Relaxor-PT晶體，測(cè)試了[001]晶向的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.30PbTiO3（PMN-0.30PT）和Pb(In1/2Nb1/2)O3- Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3（PIN-PMN-PT）

3、晶體的壓電性能以及壓電熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明PIN-PMN-PT晶體具有更高的使用溫度。其次，分別使用助熔劑法和坩堝下降法生長(zhǎng)了(KxNa1-x)NbO3（KNN）晶體。測(cè)試了不同組分[001]晶向KNN晶體和MnO2摻雜KNN晶體的壓電性能及壓電熱穩(wěn)定性，對(duì)于(K0.5Na0.5)NbO3（50/50KNN）晶體，其壓電常數(shù)d33為160pC/N，MnO2摻雜后，其壓電常數(shù)d33高達(dá)280pC/N，正交相-四方相相變溫度只降低10℃。

4、r>　　2、使用偏光顯微鏡直觀表征了Relaxor-PT和KNN晶體電疇結(jié)構(gòu)。給出了三方相、準(zhǔn)同型相界和四方相Relaxor-PT晶體電疇形貌和尺寸，給出了三方相、正交相和四方相50/50KNN晶體電疇形貌和尺寸，并分析了電場(chǎng)極化對(duì)電疇結(jié)構(gòu)的影響。
　　3、研究了溫場(chǎng)/電場(chǎng)對(duì)Relaxor-PT晶體和KNN晶體電疇結(jié)構(gòu)的影響。首先研究了溫場(chǎng)/電場(chǎng)共同作用對(duì) PMN-0.30PT晶體電疇結(jié)構(gòu)的影響。其次研究了電場(chǎng)對(duì)PIN-PMN-P

5、T晶體電疇結(jié)構(gòu)的影響。最后表征了溫場(chǎng)對(duì)極化前后KNN晶體電疇結(jié)構(gòu)的影響，并分析了(K0.17Na0.83)NbO3晶體電疇結(jié)構(gòu)在溫場(chǎng)下變化同相圖之間的關(guān)系。
　　4、直觀表征了PIN-PMN-PT晶體疇壁運(yùn)動(dòng)，研究了疇壁運(yùn)動(dòng)對(duì)其介電性能的影響，發(fā)現(xiàn)90°和180°疇壁運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了介電異常。同時(shí)，直觀表征了KNN晶體疇壁運(yùn)動(dòng)，研究了疇壁運(yùn)動(dòng)對(duì)其壓電性能的影響。在特定極化的KNN晶體中，隨溫度升高，疇壁密度增加，壓電常數(shù)升高；相變點(diǎn)附近

6、的疇壁運(yùn)動(dòng)使壓電常數(shù)劇烈減小。
　　5、使用場(chǎng)冷極化法成功控制了Relaxor-PT晶體電疇尺寸。平行于自發(fā)極化(Ps)方向極化晶體樣品，獲得大尺寸電疇（Wd>100μm）；與自發(fā)極化方向成一定角度極化晶體樣品，獲得小尺寸電疇（100μm>Wd>0.4μm）。
　　6、使用場(chǎng)冷極化法，將[111]晶向四方相的PIN-PMN-PT柱狀晶體樣品的電疇尺寸減小到微米以下（Wd=0.4μm），顯著提高了其壓電效應(yīng)（d33=1630p