Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3单晶紫外可见近红外光学性质

通过温度依赖的透射和反射光谱研究了在准同型相界附近的Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3(PMN-0.3PT)单晶光学性质.这种禁带宽度随温度范围不同变化规律不同现象,揭示了PMN-PT单晶温度依赖的复杂相结构.禁带宽度Eg在303 K是3.25 e V,临界点Ea是3.93 e V,临界点Eb是4.65 e V,它们随着温度的上升而下降,在453 K禁带宽度Eg是3.05 eV,临界点Ea是3.57 eV,临界点Eb是4.56 eV.这三个跃迁能量Eg、Ea、Eb分别对应从O 2p到Ti d、Ni d、Pb 6p轨道跃迁.它们随温度上升而下降的变化规律可以用晶格热膨胀和电子声子相互作用理论来解释.通过Tauc-Lorentz色散模型拟合得到了303 K到453 K温度范围的Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O3-0.3PbTiO_3单晶光学常数及其随温度的变化规律,发现折射率n随着温度的升高而升高.     

沿[001]c极化0.70Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.30PbTiO_3单晶的声表面波传播特性研究

以室温下弛豫铁电单晶0.70Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.30PbTiO_3(PMN-30%PT)的材料参数为基础,研究了该晶体沿[001]c极化情况下,不同切型的声表面波传播特性.研究发现,X-切型的PMN-30%PT单晶是一种具有低相速度和高机电耦合系数的材料,同时存在许多能流角为零的传播方向,综合来看,X-切型的127°左右方向是声表面波的最佳传播方向.     

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3:PbTiO_3:Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3系弛豫铁电体的介电和电致伸缩性能

我们已经在Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3:PbTiO_3:Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3系中研制出一种具有2个不同的介电最大值的陶瓷介电体。两者都显示了扩散相变的铁电体的损耗特性。单个介电最大值的大小,可通过原材料中的Zn:Mg比来控制。适当选择组分就有可能在较大范围内获得几乎与温度无关的高介电率。这些介电体在强电场下有很大的电致伸缩形变,并且电致伸缩形变的温度变化率比其它弛豫铁电体小得多。     

PZT95/5型铁电陶瓷材料的热释电效应研究

本文研究PZT95/5型多晶固溶体在两个菱方铁电相间相变时的热释电性质。制备了掺Nb_2O_5和Sb_2O_3的两类Pb(Zr_(1-x)Ti_x) O_3(1.5≤x≤8)陶瓷,并进行了热释电性能测试。测得ZT-Nb-25组成的陶瓷在27℃～37℃温度范围的最高热释电系数达4.0×10~(-3)-~3Cm~(-2)K~(-1)。热释电系数、热滞和相变温度是采用电荷积分法和短路电流法进行测量的。本文最后讨论了相变时的热释电系数和剩余极化的变化。     

PMN-PT晶体折射率的精确测量

折射率是光学晶体的基本参数,准确测定晶体的折射率能够为晶体的电光、声光、非线性应用提供基本计算参数和实验参量。为了准确测定Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3(PMN-PT)晶体在可见光和近红外波段的折射率系数,搭建了激光自准直折射率测量系统,对纯铌酸锂晶体的折射率测试结果与现有文献报道误差小于1/1 000,使用该系统对沿<001>极化的Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.39PbTiO_3(PMN-0.39PT)单畴晶体进行了测定,得到了单畴的PMN-0.39PT晶体在波长分别为594 nm、633 nm、1 150 nm和1 520 nm时的折射率和色散方程,测量结果与现有文献规律性一致。结果表明该方法可用于准确快速测定新型电光晶体折射率。     

钛铌镁酸铅[Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xPbTiO_3]弛豫铁电体的研究进展

弛豫铁电体钛铌镁酸铅Pb(Mg_(1／3)Nb_2／3)O_3-xPbTiO_3(PMNT),简称PMWT,不仅具有良好的介电性能和电机械性能,还具有良好的电致伸缩和压电性能,是制备高K电容器、传感器和激发元等的良好材料。其在微电子领域的应用前景非常广阔,本文就Pb(Mg_(1／3)Nb_(2／3))O_3-xPbTiO_3,简称(PMNT)弛豫铁电体的最新研究进展进行综述性的报道。     

Sb_2O_3掺杂Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_0.20(Zr_(0.50)Ti_(0.50))_(0.80)O_3-0.5%MnO_2压电陶瓷性能

采用二步合成法制备了掺杂z%Sb_2O_3的Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_0.20(Zr_(0.50)Ti_(0.50))_(0.80)O_3-0.5%MnO_2(PZNTM)压电陶瓷(Sb_2O_3的质量分数为z=0、0.1、0.3、0.5、 0.7、0.9).探讨了不同剂量Sb_2O_3掺杂对陶瓷试样的相结构和机电性能的影响.结果表明,在1 150 ℃下烧结3 h,得到处在准同型相界附近的纯钙钛矿结构的陶瓷;随着Sb_2O_3掺杂量的增加,试样的压电常数d_(33)和机电耦合系数k_p先增大后减小,而介电损耗tan δ持续上升,机械品质因数Q_m则持续下降.当z＝0.3时,压电陶瓷的性能得到优化,d_(33)和k_p均达到最大值,分别为302 pC/N和0.60,而tan δ较小、Q_m较大,分别为0.006和880.     

Pb(Zr0.3Ti0.7)O3热释电薄膜材料研究

利用射频磁控溅射法对0.8Pb(Zr0.3Ti0.7)O3+0.2PbO的陶瓷靶进行溅射,在5英寸的TiOx/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了PZT薄膜.实验表明,PZT薄膜的取向由(111)到(100)的改变可以通过精确控制基片温度来实现.(111)取向的薄膜具有良好的介电、铁电和热释电性能,其剩余极化强度、介电常数、介电损耗、矫顽场和热释电系数分别为20μC/cm2,370,1.5%,130kV/cm和1.1×10-8C/cm2K,该薄膜可望在非制冷红外焦平面探测器阵列中得到应用.     

Li_2CO_3掺杂对PZN-PNN-PZT陶瓷结构及性能的影响

采用固相法制备了0.1Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.1Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.8Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3+x%Li_2CO_3(PZN-PNN-PZT,x为质量分数)低温压电陶瓷,研究了Li_2CO_3掺杂对PZN-PNN-PZT压电陶瓷晶体结构、微观形貌及电学性能的影响。实验结果表明,随着Li_2CO_3含量的增加,PZN-PNN-PZT陶瓷晶体结构从三方相向四方相转变,陶瓷晶粒尺寸先增大后减小。掺杂适量的Li_2CO_3能有效提高PZN-PNN-PZT陶瓷的电学性能。当x=0.3时,PZN-PNN-PZT陶瓷具有最好的综合性能:压电常数d_(33)=530 pC/N,机电耦合系数k_p=0.55,品质因数Q_m=60,居里温度T_C=176℃,相对介电常数ε_r=2 800,剩余极化强度P_r=32.80μC/cm~2,矫顽场E_c=0.96 kV/mm。     

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷的电致伸缩系数

本文在温度为-110— 100℃间,用应变仪、压电谐振和干涉技术三种方法精确地测定了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷的电致伸缩系数Q_(33)和Q_(13).电极化强度与诱生应变之间甚至在铁电相和顺电相中都保持二次方关系.电致伸缩系数Q_(33)=2.3(±0.2)×10~(-2)m~4C~(-2)和Q_(13)=-0.64 (±0.05)×10~(-2)m~4C~(-2),该值几乎与温度无关.也测得了室温时场诱压电系数d_(33)和d_(31)随多流偏压的变化.d_(33)/ε_3和d_(31)/ε_ 3的值与诱生电极化强度成正比.从斜率计算的电致伸缩系数和用应变仪测到的完全一致.     

铅镁锰锑铌多元系压电陶瓷材料

采用先驱体法制备了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))_A(Mn_(1/3)Nb_2/3))_B(Mm_(1/3)Sb_(2/3))_CZr_DTi_EO_3(PMMSN)铅镁锰锑铌多元系中温压电陶瓷材料。从XRD图谱可以看出,先驱体法容易消除焦绿石相,得到单相钙钛矿材料。实验结果表明,先驱体法制成样品的烧成温度较低,压电和介电性能优良。1100℃烧结样品的性能参数:Qm为2060,k_p为0.55,ε_r为1200,d_(33)为293 pC/N,tgδ为0.45×10~(-2),可用于压电变压器、超声换能器和压电马达等功率型器件。     

Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-BaZrO3系统结构和介电性能的研究

研究了BaZrO3、MnCO3对Ba(Zn1/3Nb2/3)O3(BZN)系统结构和介电性能的影响。表明BaZrO3及Mn-CO3均能有效降低系统的烧结温度。系统中加入过多的BaZrO3(BZ)会降低介电常数,增大介质损耗,并使容量温度系数负向发展;加入微量MnCO3对系统的介电性能影响不大。系统中加入的x(BaZrO3)=4%会生成较多的第二相BaNb2O6、BaZrO3摩尔分数增加至8%时,第二相消失。这是由于过多BZ的加入会在烧结温度到达前生成较多液相,促进烧结的同时也阻碍了ZnO的挥发,从而抑制了第二相的生成。向96%BZN-4%BZ中加入r(MnCO3)=0.5%,也会抑制第二相的生成,这可能是由于Mn2+占据了B′位Zn2+挥发后留下的空位,形成固溶体,没有形成富Nb液相区,从而抑制了第二相的生成。     

0.7BiFeO_3-0.3PbTiO_3薄膜结构与电学性能的厚度效应

以溶胶–凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(111)基底上制备了厚度为30~1 110 nm的0.7BiFeO3-0.3PbTiO3(0.7BFO-0.3PT)薄膜,研究了薄膜厚度对0.7BFO-0.3PT薄膜的结构与电学性能的影响。结果表明,随着膜厚的增加,晶格常数c与a的比值c/a以及晶粒尺寸都呈现先增大后减小的趋势,但其剩余极化强度及介电常数却均与薄膜厚度呈正比。厚度为180 nm的0.7BFO-0.3PT薄膜具有最大的矫顽场(2.99×105V/cm)和晶粒均匀度(42 nm),同时其晶格常数比c/a也达到最大,为1.129 9。     

Si衬底(Pb1-xSrx)TiO3系铁电薄膜的制备与性能研究

性能优良的 Si衬底铁电薄膜的制备对制作 Si基单片集成非制冷焦平面阵列 (UFPA)器件意义重大。文中采用磁控测射技术在 Si衬底上成功地制备了 (Pb1 - x Srx) Ti O3系铁电薄膜 ,该薄膜以 LSCO/ITO复合薄膜作底电极 ,Au薄膜作顶电极 ,其制备工艺可与 Si微电子技术兼容。测试结果表明 ,其微观结构致密 ,绝缘性较好 ,电阻率可高达 1 0 1 1 Ω· cm量级 ,介电常数与热释电系数分别可达 1 0 2 及 1 0 - 2 μC/cm2 K量级。     

Sol-Gel法制备Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜,发现制备的薄膜具有单一的钙钛矿晶格结构,且表面平整致密.对Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜的电学性能进行了研究.结果表明,室温下,在测试频率1 MHz时,其介电常数为213,介电损耗为0.085;在测试电压为350 kV/cm,其剩余极化值、矫顽场强分别为39.1 μC/cm~2、160.5 kV/cm;表现出良好的抗疲劳特性和绝缘性能.     

添加V_2O_5对Mg_4Nb_2O_9微波介质陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备了Mg4Nb2O9微波介质陶瓷,研究了添加V2O5对其烧结温度、微观结构和介电性能的影响。结果表明:当添加0.5%(质量分数)的V2O5时,Mg4Nb2O9陶瓷的烧结温度从1350℃降低到1150℃,烧结温度范围拓宽为1150～1300℃;在1150℃烧结5h后,其介电性能达到最佳:εr=11.86,Q·f=99828GHz(11.2GHz),τf=–57×10–6/℃(10～90℃,1MHz)。当w(V2O5)增大到1.5%时,Mg4Nb2O9陶瓷的介电性能变差。     

MnO2对Pb(Ni1/3 Nb2/3)O3基复相陶瓷介电性能的影响

研究了少量MnO2添加对Pb(Ni1/3Nb2/3)O3基复相陶瓷的介电常数温度特性和频率特性、介质损耗及电阻率的影响。结果表明,少量MnO2的加入,改善了复相陶瓷的介温特性和频率特性,降低了介电常数;同时降低了介质损耗,特别是低频高温下的介质损耗,提高了电阻率。对MnO2在复相陶瓷中所起的作用进行了分析。     

Pyroelectric characteristics of thin PbTiO3 and la-modified PbTiO3 films on platinum films for infrared sensors

In this work, we grew lead titanate (PbTiO₃) and La-modified PbTiO₃ thin films on platinized silicon (Si(100)) substrates under controlled substrate temperature and ambient by a modified jet-vapor deposition (JVD) process described in this paper. The x-ray diffraction patterns obtained from these films showed a single-phase perovskite structure. We examined locally homogeneity and thickness of these films through the comparative use of laser Raman spectroscopy. We also collected Raman and x-ray data on pure PbTiO₃, as well as prepared lead zirconate titanate (PZT) (54/46), and PZT (50/50) films using the JVD process. This paper discusses the temperature variations of the pyroelectric and dielectric properties of three compositions of La-modified PbTiO₃ films containing 5.2% to 15% of La, respectively, with a view toward studying the effect of La in place of Pb on these electrical properties. We detected significant pyroelectric currents on all three La-modified PbTiO₃ films before performing poling treatments, and observed pyroelectric coefficeints as high as 84 nC/cm²·°C in the poled La-doped PbTiO₃ films containing 5.2% La. The pyroelectric coefficient and dielectric constant varied significantly with La content. We compared the calculated figures of merit, which were based on the measured physical properties, with pure PbTiO₃ as well as PZT and lead lanthanide zirconate titanate (PLZT) films. These properties just described illustrate that these films would be suitable for IR detectors.