压电材料中缺陷偶极子特性的研究进展

压电材料通过受主掺杂或烧结挥发等可以形成缺陷偶极子, 缺陷偶极子对材料的性能有显著的影响。本文综述了压电材料中缺陷偶极子的产生及其在外场下的响应机理, 同时, 从缺陷偶极子运动的角度分析了压电材料中老化、电滞回线异常及电致形状记忆效应等现象的起源, 简要分析了偶极子弛豫现象, 并对未来发展高可靠性压电驱动器的研究作了展望。     

PbZr0.52Ti0.48O3薄膜红外椭圆偏振光谱研究

用磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2 /Si衬底上制备了PbZr0 .52 Ti0 .4 8O3(PZT)薄膜 .XRD结果表明经过退火后的PZT薄膜呈现多晶结构 .通过红外椭圆偏振光谱仪测量了λ为 2 .5～ 12 .6 μm范围内PZT薄膜的椭偏光谱 ,采用经典色散模型拟合获得PZT薄膜的红外光学常数 ,同时拟合得到未经处理的PZT薄膜和退火后PZT薄膜的厚度分别为 45 4.2nm和 45 0 .3nm .最后通过拟合计算得到结晶PZT薄膜的静态电荷值为 |q|=1.76 9± 0 .0 2 4.这说明在磁控溅射法制备的PZT薄膜中 ,电荷的转移是不完全的 .     

锰掺杂对PbZr0.5Ti0.5O3铁电薄膜电学性能的影响

采用Sol-gel方法在生长有LNO3的Si(100)衬底上制备了掺Mn的PbZr0.5Ti0.5O3铁电薄膜(PMZT)。PMZT薄膜具有优良的铁电性。在外加电场下观察到了非对称剩余极化翻转行为。这种剩余极化的翻转不对称随着锰掺杂浓度的增加而变大,从而表明极化过程中产生的内建偏压电场是由Mn的掺杂引起的。当薄膜厚度保持不变时候,PMZT薄膜的剩余极化(Pr)和平均矫顽电场(Ec)随着锰掺杂浓度的增大而减小。在低频下,PMZT薄膜的介电常数随着锰的掺杂浓度的增加而减小。瞬时电流随着时间的呈指数衰减,最后到达饱和的稳态值。样品的漏电流密度随着电压的增加而近似地线性增加,显示出欧姆特性。在相同电压下,漏电流密度随着Mn掺杂浓度的增加而增加。     

多孔PZT95/5铁电陶瓷材料研究进展

基于铁电材料冲击波去极化效应的高功率脉冲电源在国防和高新技术领域具有重要应用。PZT95/5铁电陶瓷是目前铁电体高功率脉冲电源应用的理想材料。近年来, 多孔PZT95/5铁电陶瓷被发现具有更优异的综合性能而引起广泛关注。本文概述了多孔PZT95/5铁电陶瓷在微结构与性能调控、冲击波加载下的响应行为以及抗冲击损伤机制等方面的最新进展。研究发现, 具有合适气孔率和气孔分布的多孔PZT95/5铁电陶瓷具有优异的抗冲击损伤和耐电击穿性能; 多孔脆性材料中破碎介质的“滑移与转动”变形机制增强了材料的塑性变形, 从而提高了多孔材料的抗冲击损伤性能。最后, 简要介绍了BNT基无铅铁电陶瓷以及PIN-PMN铁电单晶在高功率脉冲电源方面应用的研究进展, 并对未来研究工作提出展望。     

Pb0.3CaxSr0.7-xTiO3陶瓷的室温电卡效应

电卡效应是极性材料中极化强度和温度的相互作用, 具有电卡效应的铁电陶瓷材料在高效固态制冷领域有很好的应用前景。本研究以Pb_0.3Ca_xSr_0.7-xTiO₃ [PCST(x), x = 0.00, 0.05, 0.10, 0.15]陶瓷为对象, 系统研究了在电场作用下Ca含量对材料介电性能和铁电性能的影响, 并通过间接法计算了不同温度下材料的电卡温变。研究结果显示: Ca含量可显著调控PCST陶瓷的弥散相变特性, PCST(0.05)的相变弥散因子随外加电场的增大而增大, 可利用弥散相变在较宽温度区间内获得较大的电卡效应。经计算可得: PCST(0.05)在室温下可产生1.71 K的温变。当电场为8 kV/mm时, PCST(0.05)陶瓷在5~70 ℃的温度范围内, 绝热温变均大于1 K, 表现出优异的电卡效应。     

钛酸铋钠基铁电陶瓷的热释电性能研究进展

介绍了高光谱用红外探测器的性能及使用情况,并将其与国外同类型高光谱红外探测器的关键指标(如信噪比、暗电流、读出噪声等)进行了对比测试分析。经过衬底去除工艺,短波探测器的光谱响应达到0.4~2.6 μm,平均量子效率超过75%,动态范围内响应线性度拟合曲线的R²值都大于 0.99,半阱信噪比可达到1600。该探测器的性能超过了国外报道的同类器件,满足我国高光谱应用需求。     

合成工艺对固相法制备高四方性纯钛酸钡粉体的影响

钛酸钡是一种重要的功能陶瓷材料,因具有优异的电学性能而被广泛应用于多层陶瓷电容器(MLCC)等电子元器件。本研究以碳酸钡和二氧化钛为原料,采用固相法制备形貌均匀且四方性高的BaTiO₃粉体,系统研究了合成工艺(合成温度、升温速率和保温时间)对BaTiO₃粉体的影响。通过TG/DTA、XRD和SEM等测试手段对BaTiO₃粉体进行表征,结果表明：合成温度主要影响BaTiO₃粉体的四方性,保温时间和升温速率主要影响BaTiO₃粉体的粒径和粒度分布;原材料经过90 r/min球磨24 h后,在合成温度1050℃、升温速率5℃/min和保温时间3 h的条件下,制备了平均粒径为400 nm、四方性(c/a)为1.009 1的形貌均匀的BaTiO₃粉体。本工作为固相法制备高可靠性MLCC用纯BaTiO₃粉体提供了良好的研究思路。     

La0.7Ca0.3-xSrxMnO3薄膜的电输运特性研究

采用溶胶-凝胶法制备La_0.7Ca_0.3-xSr_xMnO₃(LCSMO)薄膜, 探讨掺杂对结构、磁性能与电输运特性的影响机制。从X射线衍射(XRD)结果来看, 所有薄膜均具有典型钙钛矿结构。LCSMO薄膜的居里温度(T_C)和金属绝缘体转变温度(T_MI)均随Sr掺杂浓度增加而单调增加。总体看来, 当x ≤0.05时, LCSMO薄膜磁阻率类似于窄带系LCMO 系材料, 在T_MI周围较宽的温度区间内存在相分离, 而相分离过程中多相共存的无序状态是该类材料庞磁阻效应的主要来源。对特定温度下的磁阻率随磁场的变化进行分析, 当温度低于T_MI时, 磁阻率随磁场变化出现双梯度, 低磁场时晶界隧穿效应起主导, 该部分效应对磁场特别敏感, 高磁场时磁阻率主要来源于磁场对自旋波动的压制; 当温度接近或高于T_MI时, 晶界隧穿效应逐渐消失, 磁阻率随磁场线性变化, 磁场对自旋波动的压制起主导作用。     

改进溶胶-凝胶法制备PZT5O/5O铁电薄膜

采用改进的溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了PZT50/50铁电薄膜，用X射线衍射表征了薄膜的物相，用原子力显微镜（AFM）表征薄膜的微观形貌，用RT-66A测量了薄膜的铁电特性，获得了具有优良的铁电性能的晶粒尺寸为100nm的PZT50/50铁电薄膜，在20V电压下，Pr=31.83uC/cm^2。     

残余应力对SrRuO3薄膜磁学及电输运性能的影响

采用射频磁控溅射法在单晶SrTiO₃ (STO)衬底和硅(Si)衬底上制备出不同取向的SrRuO₃ (SRO)薄膜, 对薄膜的残余应力进行了分析, 并研究了应力对不同取向SRO薄膜磁学性能与电输运特性的影响。根据X射线衍射(XRD)结果分析可知, Si基SRO薄膜为多晶单轴取向薄膜, 且应力来源主要为热失配拉应力; STO基SRO薄膜为外延薄膜, 其应力主要为热失配压应力和外延压应力; 磁学性能测试表明, (001)取向SRO薄膜比(110)取向薄膜拥有更高的居里温度T_C; 压应力提高了(001)取向SRO薄膜的T_C, 却降低了(110)取向薄膜的T_C。电阻性能测试表明, 对于在同种类型衬底上沉积的SRO薄膜, (001)取向的薄膜的剩余表面电阻比(RRR)高于(110)取向的薄膜。另外, 拉应力引起了薄膜微结构的无序度增加, 弱化了表面电阻率的温度依赖性, 提高了金属绝缘体转变温度(T_MI)。