弛豫鐵電單晶鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛復(fù)電機(jī)系數(shù)測試與研究.pdf

1、以鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇陶瓷為代表的壓電材料經(jīng)過數(shù)十年的研究發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、民用等眾多方面。隨著弛豫鐵電單晶生長技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)成功制備出一批性質(zhì)優(yōu)異的鐵電單晶，這為提高壓電器件的性能提供了可能。目前，眾多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示弛豫鐵電單晶鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛（PMN-xPT）的壓電系數(shù)最大可達(dá)到2800pC/N，這一數(shù)值是普通陶瓷的四倍有余；而其電機(jī)耦合系數(shù)更是可以達(dá)到90％左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通陶瓷材料。這種優(yōu)良的機(jī)電性能引起了廣

2、大鐵電壓電領(lǐng)域研究學(xué)者的極大興趣。d33
　　但是，在器件設(shè)計(jì)應(yīng)用中，鐵電單晶PMN-xPT并沒有表現(xiàn)出人們預(yù)期的良好效果。這一問題在某種程度上是由于壓電材料本身屬于電介質(zhì)其自身帶有能量損耗，這種能量損耗會對材料的性能產(chǎn)生影響。在目前測試標(biāo)準(zhǔn)中，IEEE~1987壓電材料測試方法又是一種忽略材料自身損耗的測試方法。在對大損耗因子壓電材料的測試中，這種方法可能造成一定的測試誤差。為了了解弛豫鐵電單晶PMN-xPT自身損耗對其宏觀機(jī)電

3、性能的影響，以至于對由其研發(fā)器件性能的影響，本文希望借助傳統(tǒng)復(fù)系數(shù)這一手段對弛豫鐵電單晶PMN-xPT損耗進(jìn)行初步表征，從而更加準(zhǔn)確的表征壓電材料的性質(zhì)。
　　本課題改進(jìn)了以往復(fù)系數(shù)測試方法，并利用此方法計(jì)算了弛豫鐵電單晶PMN-30%PT的復(fù)數(shù)形式電機(jī)系數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)弛豫鐵電單晶PMN-30%PT的彈性系數(shù)、介電系數(shù)、壓電系數(shù)的實(shí)部會隨著極化電壓的增加而近似于線性增加，其損耗因子也以線性規(guī)律變化。由復(fù)電機(jī)系數(shù)可知，弛豫鐵電單晶PM