新型换能器技术的进展

介绍了PVDF圆柱型水听器、大面积平板PVDF水听器、钹式换能器、弛豫铁电单晶换能器、小体积低频大功率发射换能器等方面的研究进展.PVDF圆柱型水听器用灌注成型和复合膜卷绕技术制作而成,性能稳定,一致性好.大面积水听器具有能使流噪声非相干抵消的优点.研制的大面积平板PVDF水听器样品灵敏度高,具有较平坦的响应.Cymbal换能器体积小、重量轻,灵敏度高,结构较简单,加工方便.驰豫铁电单晶换能器的灵敏度比同样的压电陶瓷换能器高5～6dB.小体积低频大功率发射换能器由7个Cymbal换能器并联组合推动盖板辐射声波,体积小重量轻,发射灵敏度高.     

PZN-9PT单晶生长及电学性能研究

弛豫铁电单晶是目前电子材料研究的热点,而制备技术是解决该材料应用的关键.为了考察PZN-9PT晶体的生长形态、结构和性能,本文采用高温溶液法生长了PZN-9PT单晶,采用XRD表征了其相结构,采用相关电学性能测试方法表征了其介电、压电、电滞回线和机电耦合系数等电学性能.研究结果表明,采用高温溶液法可以制备出纯钙钛矿结构的PZN-9PT单晶,晶体呈淡黄色多面体形态,其三方-四方相转变温度为89℃,居里温度为175℃,[110]切型PZN-9PT单晶的压电常数为339 pC/N,矫顽场为8.7 kV/cm.     

新型压电单晶PMNT的生长和性能研究

在突破了传统的助溶剂方法生长弛豫铁电单晶限制的基础上，用Bridgman方法生长出了大尺寸高质量的PMNT单晶，并根据它的性能特点，探索了它的潜在应用。结果表明，PMNT单晶在各种压电换能器中有广泛的应用前景。     

大尺寸PMT-PT单晶生长、结构与电学性能

为了探究大尺寸PMT-PT单晶生长、结构与电学性能,本文采用高温溶液法成功生长了大尺寸(7 mm×7 mm×5 mm)钙钛矿型弛豫铁电单晶(1-x)(Pb(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_3-xPbTiO_3(PMT-xPT),研究了晶体的成分、结构、介电、压电以及铁电性能。研究结果表明,所生长晶体的为三方相,组分为PMT-30PT。室温下晶体居里温度(T_c)约为53℃,压电常数约为d_(33)=230 pC/N。该晶体在较低的温度下表现出优异的电学性能:介电常数ε_r=3 600,剩余极化强度P_r为25μC·cm~(-2),矫顽场E_c约为9.8 kV·cm~(-1),拓展了铁电材料在低温环境的应用。     

压电单晶弯张换能器研究

为了进一步了解弛豫铁电单晶材料的特性,研究了单晶换能器的性能,利用有限元软件ANSYS对PMNT驱动的Ⅳ型弯张换能器进行了分析.设计并制作了一个PMNT弯张换能器,测量得到其谐振频率为1.7 kHz,最大发送电压响应为132 dB;制作了相同尺寸的PZT-4弯张换能器,并与PMNT弯张换能器进行了比较.与PZT-4弯张换能器相比,PMNT弯张换能器的谐振频率低17%,谐振时的电导值大5倍,获得的发送电压响应高5 dB.     

Er~(3+)掺杂68Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-32PbTiO_3弛豫铁电晶体光学性能的研究

为了改善弛豫铁电单晶的光学性能,实验采用稀土离子掺杂的方式,使用高温溶液法生长了Er~(3+)掺杂68Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-32PbTiO_3(PMN-32PT)弛豫铁电晶体,利用红外分光光度计和荧光/磷光/发光分光光度计研究了晶体的光学性能.实验结果表明:Er~(3+)掺杂PMN-32PT晶体在红外波段(3~12μm)的透过率达到66%;在491nm激发光作用下,得到中心波长为530nm和550nm的绿光及650nm红光发光带,晶体具有下转换发光特性;在800nm激发光作用下,产生中心波长为530nm和543nm的绿光发光带,晶体呈现出Er~(3+)离子特有的上转换荧光发射,具有上转换发光特性.     

电场下[001]cub切型弛豫铁电单晶PMN-32PT电畴的极化反转

为研究弛豫铁电单晶PMN-32PT电畴在电场下的极化反转,利用偏光显微镜研究了电场下[001]_(cub)切型PMN-32PT单晶电畴组态的变化,建立了极化反转模型.在[001]_(cub)单晶切片中,当电场强度达到4kV/cm时,电畴开始极化反转,出现平行于电场方向的畴壁,畴壁沿垂直自身的方向运动,畴壁的运动实际是畴的横向扩张;当电场强度增至6kV/cm时,畴壁消失,又出现垂直于电场方向的新畴壁;而电场强度进一步增至10kV/cm时,新畴壁也消失,且电畴消光,这表明多畴已单畴化.     

电场下[001]cub切型弛豫铁电单品PMN-32PT电畴的极化反转

为研究弛豫铁电单晶PMN-32PT电畴在电场下的极化反转，利用偏光显微镜研究了电场下[001]cub切型PMN-32PT单晶电畴组态的变化，建立了极化反转模型．在[001]cub单晶切片中，当电场强度达到4kV／cm时，电畴开始极化反转，出现平行于电场方向的畴壁，畴壁沿垂直自身的方向运动，畴壁的运动实际是畴的横向扩张；当电场强度增至6kV／cm时，畴壁消失，又出现垂直于电场方向的新畴壁；而电场强度进一步增至10kV／cm时，新畴壁也消失，且电畴消光，这表明多畴已单畴化．     

铅基弛豫铁电材料中的焦绿石相研究

在铅基弛豫铁电材料的制备中，很难避免焦绿石相的出现。简要介绍了焦绿石相结构，从动力学和热力学上分析了焦绿石的形成原因，并提出抑制焦绿石相生成的措施。且分析了有关焦绿石相对弛豫铁电材料性能的影响。     

液相烧结对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷介电性能的影响

采用固相反应法制备了添加1wt%CuO-BaO混合物的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3铁电陶瓷,借助XRD、SEM、Agilent4284测试仪,讨论了加入CuO-BaO混合物对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3铁电陶瓷的烧结温度、相结构、显微组织及介电性能的影响.结果表明:添加1wt%CuO-BaO混合物,能有效降低Ba(Ti0.91Zr0.09)O3的烧结温度,室温介电常数高,介电损耗小.在1MHZ下εTl=3 150,tgδ=0.06,并且伴有介电弛豫现象.     

电场对[100]cub切型PMN-PT单晶电畴组态的影响

采用偏光显微镜观察了电场作用下[100]cub切型PMN-PT弛豫铁电单晶电畴组态的变化.结果表明：在正向电场作用下,当电场强度超过2.45 kV/cm时,平行于电场方向小畴条带慢慢消失,当电场强度升高到7.15 kV/cm时,原畴壁逐渐消失,在接近电极附近试样上优先出现了垂直于电场方向的新电畴;在反向电场作用下,电场强度超过2.05 kV/cm时,电畴条带沿电场方向扩展,当电场强度升到7.15 kV/cm时,平行于电场方向电畴消失,而出现许多垂直于电场方向电畴;在交流电场驱动下,电畴以低于50 Hz的频率做周期性振动.     

氮化铝体单晶生长技术研究进展(英文)

评述氮化铝体单晶生长技术中常用的金属铝直接氮化法、溶解生长法、氢化物气相外延法和物理气相传输法.指出氢化物气相外延法和物理气相传输法是前景看好的生长氮化铝体单晶方法.介绍本课题组对物理气相传输法的一些改进.认为生长大尺寸氮化铝单晶体的研究将集中在精确控制生长条件、选择合适的坩埚材料、优化制备工艺和制备优质氮化铝籽晶等方面.     

退火对PMN-32PT弛豫铁电单晶电畴组态的影响

采用光学显微镜沿[001]方向观察了PMN-32PT弛豫铁电单晶的电畴形貌，考查了在不同温度下退火处理对电畴组态的影响．结果表明：在90℃以下退火后，PMN-32PT晶体的电畴基本保持室温组态，但局部出现微弯曲．在120～160℃退火后，PMN-32PT晶体电畴明显粗化，条带宽大，且局部由条带型转变为回字型．在210℃以上退火后，PMN-32PT晶体电畴条带规则，均匀细小．     

Eu/Yb改性对PZNT晶体介电弛豫行为和铁电性能的影响

为了改善PZN-9PT晶体的弛豫特性和铁电性能,本文引入稀土离子Eu/Yb进行改性,采用高温溶液法生长了PZN-9PT∶Eu/Yb(PZNT:Eu/Yb)弛豫铁电晶体.通过XRD分析了PZNT:Eu/Yb晶体的相结构;通过居里-外斯定律,修正的居里-外斯定律和洛伦兹经验关系式描述了晶体在1~1 000kHz的介电弛豫行为和弥散特性.实验结果表明:PZNT:Eu/Yb晶体为纯的钙钛矿结构,没有第二相的存在;晶体的居里温度(TC)为450.363K;稀土离子Eu/Yb的加入提高了PZNT晶体的弥散性能;Eu/Yb离子的加入提高了PZN-9PT晶体的矫顽场,晶体的矫顽场达到了12.56kV·mm~(-1).     

BaTiO_3-Bi(Ni_(2/3)Nb_(1/3))O_3弛豫铁电陶瓷结构、介电与储能性能研究

采用固相法制备(1-x)BaTiO_3-xBi(Ni_(2/3)Nb_(1/3))O_3(x=3,5,7,10,15,20mol%)(简称BTBNN)弛豫铁电陶瓷,研究了BTBNN陶瓷的结构、介电性能和铁电性能.研究结果表明,Bi(Ni2/3Nb1/3)O3(简称BNN)可以有效降低BaTiO3陶瓷的烧结温度.XRD表明BTBNN陶瓷的晶体结构随BNN含量的增加从四方相转变为伪立方的钙钛矿结构.介电温谱结果表明BTBNN陶瓷表现出弛豫铁电陶瓷的特征,最大介电常数εm随BNN含量增加逐渐减小,而最大介电常数对应的温度Tm呈现先减小后增加的趋势.当x=20mol%时,BTBNN陶瓷获得250kV/cm的击穿电场和2.03J/cm3的可释放能量密度.     

Ho_2O_3对PZN-9PT相结构和介电性能的影响

为了研究Ho_2O_3对PZN-9PT单晶相结构、相变温度及弛豫特性的影响,通过高温溶液法生长了PZN-9PT单晶和Ho_2O_3改性PZN-9PT单晶.采用X射线衍射仪分析了所生长的单晶的相结构,通过测定介电常数和温度之间的关系确定了单晶的相变温度,利用洛伦兹公式和Vogel-Fulcher公式表征了Ho_2O_3改性PZN-9PT单晶的弥散相变和频率色散特性.研究结果表明:PZN-9PT单晶和Ho_2O_3改性的PZN-9PT单晶具有纯的钙钛矿结构相,PZN-9PT单晶和Ho_2O_3改性的PZN-9PT单晶的居里温度接近(约为175℃),但是Ho_2O_3改性的PZN-9PT单晶的三方-四方相变温度为102.3℃,其高于PZN-9PT单晶(约为90℃).通过洛伦兹公式和Vogel-Fulcher公式拟合结果得出Ho_2O_3改性的PZN-9PT单晶具有典型的弥散相变和频率色散特性.     

非线性光学聚合物α弛豫的标度

非线性光学聚合物的介电弛豫行为不再遵从Deby弛豫行为.为描述α弛豫标度,认为除了弛豫时间和介电弛豫强度,两个分别描述低频和高频介电特性的参量m和n是必要的.给出了用HN函数表示的复介电的表达式,并用HN模型函数模拟确定出了几种非线性聚合物的标度参量m和n.     

锂铁氧体单晶的生长和磁性能

本文阐述以助溶剂缓慢降温法生长纯锂铁氧体单晶的试验结果。文中还对单晶生长条件和磁性能测试结果进行丁讨论。测试结果表明,该材料具有,居里温度T_c=643±5℃,在室温上下各波动100°K时,磁矩变化值≤±7%,各向异性场强=-287Oe,铁磁共振线宽△H=5.8Oe。这类单晶材料的研制成功,将为微波高频段单晶器件的制造创造条件。     

锂盐助烧0.68Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.32PbTiO3陶瓷的介电性能

采用铌铁矿预产物合成法制备了锂盐（Li2CO3,LiNO3,LiF）助烧0.68 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.32 PbTiO3 [PMN-PT] 弛豫铁电陶瓷。采用XRD分析陶瓷相组成,并对其介电性能进行了测试,结果表明：所有陶瓷样品均为纯钙钛矿相,无任何其它杂相出现;添加Li2CO3和LiNO3使PMN-PT陶瓷的介电损耗降低,而介电常数峰宽、介电弛豫特性以及居里点等变化不明显;但添加LiF使PMN-PT陶瓷的介电损耗增大,介电常数峰变宽,介电弛豫更明显,以及居里点下降。极化后锂盐助烧PMN-PT陶瓷的介电常数和损耗峰均表现为双峰,第一个峰为三方铁电相-四方铁电相的相变峰,约80 ℃左右;第二个峰为四方铁电相-顺电相的相变峰,对添加LiF的试样约为130 ℃,其余试样约为150 ℃。这主要是由于添加Li2CO3和LiNO3试样只发生Li＋在PMNT的B位置换产生氧空位,而添加LiF试样可以通过F－取代反应产生铅空位来补偿Li＋取代产生的氧空位。     

CaCu3Ti4O12陶瓷的高温介电弛豫研究

研究过渡金属氧化物在交变电场中的极化和弛豫行为有助于对此类化合物的输运机制的理解和介电、铁电等性能的优化。本文利用宽温宽频介电分析仪研究了CaCu₃Ti₄O₁₂(CCTO)陶瓷在室温以上的介电常数、弛豫和阻抗等性质。通过对阻抗谱的拟合分析表明,与室温以下介电弛豫机制不同,高温弛豫激活能与晶界电导激活能完全一致,说明高温下介电弛豫源于多晶陶瓷的晶界效应。