PT基馳豫鐵電體結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、本論文從鈦酸鉛(PT)基弛豫鐵電體的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系出發(fā)，研究了鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(PMN-PT)和鈮鈧酸鉛-鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(PSN-PMN-PT)弛豫鐵電體的微觀組織形貌以及介電、壓電和鐵電性能。
　　采用改進(jìn)的兩步前軀體合成法制備一系列不同組分配比的PSN-PMN-PT三元鐵電陶瓷，研究了燒結(jié)溫度和PSN含量對陶瓷微觀結(jié)構(gòu)、致密性和電學(xué)性能的影響。隨著燒結(jié)溫度升高，陶瓷的相結(jié)構(gòu)保持不變，始終為三方-四方兩相共存的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。晶

2、粒尺寸不斷增大，致密度先增大后減小，當(dāng)燒結(jié)溫度為1140℃，致密度達(dá)到最大(為理論密度的98.26％)。掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，當(dāng)燒結(jié)溫度為1140℃時(shí)，氣孔率最小且晶粒尺寸均勻，微結(jié)構(gòu)致密。綜上，最佳燒結(jié)溫度為1140℃。PSN固溶量的增加幾乎不影響PSN-PMN-PT陶瓷的相結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸，所有陶瓷仍為三方-四方相共存的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。隨著PSN含量從5％增加45％，陶瓷的居里溫度Tc明顯提高，從154.9℃增加到235.6℃;但

3、介電、壓電及鐵電性能降低。在眾多組分中，25PSN-38PMN-37PT組分表現(xiàn)出良好的綜合性能:壓電常數(shù)d33～478 pC/N、機(jī)電耦合系數(shù)kp～65.1％、最大介電常數(shù)εm～8338、介電損耗tanδ～0.03、剩余極化強(qiáng)度Pr～19.2μC/cm2、矯頑場Ec～9.5kV/cm、居里溫度Tc～192.2℃。
　　PMN-PT鐵電單晶電疇觀察發(fā)現(xiàn)，極化樣品中出現(xiàn)許多不同取向的小疇帶，且疇帶尺寸不同。不同取向小疇帶的形成很好的

4、解釋了PMN-PT鐵電單晶高的壓電常數(shù)d33～1500pC/N以及壓電常數(shù)的不均勻性。然而，未極化的樣品除了部分小區(qū)域存在小疇帶外，大部分區(qū)域看不見疇帶。隨著溫度的升高，在三四方相變點(diǎn)附近Trt～89℃，未極化樣品中迅速出現(xiàn)沿特定方向生長的條帶狀電疇。降溫過程中，相變點(diǎn)附近形成不同取向的小疇，這可能歸因于鐵電疇內(nèi)部極性微區(qū)的相互作用。極性微區(qū)的存在解釋了PMN-PT鐵電體的弛豫特性。
　　相比于PMN-PT單晶，三元PSN-PMN