弛豫鐵電陶瓷PMN-PT的拉曼光譜研究.pdf

1、鈮鎂酸鉛(PMN)基弛豫鐵電體，具有高介電常數、大電致伸縮效應、高壓電性能等優(yōu)異特性，在機械、電子、軍事和高科技等領域具有廣泛應用，有關其結構與性能研究引起人們廣泛關注。PMN-PT二元體系作為PMN基弛豫鐵電陶瓷的典型代表，其弛豫行為的變化機制一直是人們研究的熱點。 本文主要依據XRD，介電溫譜，鐵電回線和拉曼光譜等測試方法，分別研究了PT含量，燒結溫度，退火溫度對于PMN-PT二元體系微結構和弛豫性的影響。研究發(fā)現隨PT含量

2、的增加，體系相結構變化呈現三方相——準同型相界——四方相轉變趨勢。介電溫譜測試表明弛豫性在準同型相界(PT含量為0.32)時最強，繼續(xù)增加PT含量，弛豫性又有降低的趨勢。準同型相界出現高的弛豫特性可歸因于多相共存結構導致疇結構復雜化，形成新的有序納米微疇，引起MPB組成弛豫性明顯增強。應用Raman光譜對弛豫性的變化規(guī)律進行驗證，依據相關譜峰與微結構的關聯性分析證明弛豫性在MPB處呈現明顯升高的趨勢，與介電溫譜分析結果一致。 對

3、燒結溫度與材料性能關系的研究發(fā)現當燒結溫度由1000℃逐漸升高到1250℃時，PMN-35PT陶瓷結構由三方相向四方相轉變。通過SEM結果分析認為溫度升高引起晶粒尺寸增大，有效釋放了內應力，這是相結構變化的主要原因。介電溫譜顯示當燒結溫度從1000℃增加到1150℃時，弛豫性顯著降低；當燒結溫度高于1200℃時，由于Pb空位的形成，彌散因子γ又逐漸增大。拉曼光譜A1g模的相對強度隨不同燒結溫度發(fā)生變化，分析其變化趨勢表明相結構由三方相向

4、四方相轉變，與XRD結果一致。此外，Nb-O-Mg與Nb-O-Nb鍵相對強度反應了材料微結構的有序性，其相對強度變化趨勢與介電譜一致，驗證了弛豫性的變化規(guī)律。 進一步對PMN-35PT陶瓷進行退火研究，結果表明退火后相結構逐漸由三方相向四方相轉變。退火后，陶瓷的介電性能提高，弛豫性逐漸降低。介電常數在Tm附近提高最為明顯。退火機理分析表明，退火可以促進材料內部微區(qū)分布的均勻化，消除應力、缺陷和晶界層，有利于疇壁的移動和極性微區(qū)模