BaTiO3单晶的正方形电畴翻转模型

大量实验已经证实电畴翻转是铁电材料非线性和迟滞性本构行为的根本原因。研究者已经对BaTiO3单晶的微观电畴翻转行为进行了详细的研究,给出了电畴纵向长大和横向扩张的速度公式。依据这些关系,结合电畴翻转是一渐变过程提出了正方形电畴翻转模型,目的是为了从微观上建立电畴翻转体积分数的演化方程。进一步,应用模型对轴向应力和轴向电...     

铁电陶瓷的电畴及畴变观测研究进展

铁电陶瓷材料，特别是锆钛酸铅(PZT)在众多领域具有广泛的应用前景，影响其推广应用的主要因素是使用过程中外电、力场引起的材料性能的退化。观测铁电电畴及畴变的方法对研究其在外场下性能破坏机理、提高其使用的可靠性和预防其失效具有重要的理论和实际意义。本文比较了不同实验方法和测试技术的优缺点，对铁电陶瓷的电畴观测进行了综述，并简要总结了铁电陶瓷的畴变观测技术研究现状，指出了目前该领域研究中存在的问题。     

射频磁控溅射制备(Pb,La)TiO3薄膜的结晶性能与铁电畴初步研究

采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO2/Si衬底制备了(Pb,La)TiO3(简记为PLT)铁电薄膜.利用XRD对PLT薄膜的结晶性能进行了研究.实验结果表明,在一定的制备工艺条件下,可以制备出完全钙钛相的PLT铁电薄膜.PLT铁电薄膜的结晶性能与溅射的工作气压、氧氩比、退火温度等关系密切;PFM表明PLT薄膜的电畴具有180°结构.     

复合钙钛矿铁电陶瓷的电场诱导畴反转特征研究

本文通过铌锌酸铅基复合钙钛矿结构铁电陶瓷的电畴观察、强场极化反转行为以及直流偏压下介电行为和X射线衍射峰等的详细测量,对铁电微畴、宏畴在外场诱导下的反转规律进行了分析,探讨了与铁电陶瓷介电行为相对应的微观极化机制。     

La掺杂Pb(Zr,Sn,Ti)O3陶瓷电场诱导相变的研究

研究了制作工艺对于反铁电陶瓷材料性能的影响,以及调压用PLZST在电场诱导下发生反铁电-铁电相变现象,对反铁电陶瓷在不同强度电场下所表现出的极化强度随电压变化进行了测试,记录结果表明,用于在持续电压作用下调压用反铁电陶瓷,对于处于反铁电-铁电开关电场附近(EAFE-FE)的电压波动调压效果最好.此时小电压波动能够引起较大范围内的极化强度值的变化,在此时对于能量的吸收作用最强.从而对于调压用反铁电陶瓷应根据陶瓷的电滞回线选择合适的调节范围.     

铁电体中相变临界尺寸的研究现状

从铁电薄膜和铁电颗粒两大方面回顾了处理尺寸效应的理论研究方法(包括宏观的热力学唯像理论、微观的横场Ising模型和第一性原理计算)和铁电相变临界尺寸的理论预测. 总结了从50年代以来实验中观测到的各种铁电材料的临界尺寸, 简单介绍了铁电纳米陶瓷的一些尺寸效应, 并叙述了近几年才开始报道的铁电纳米线中的铁电相变. 最后指出了目前研究现状中存在的一些问题.     

脉冲电场诱导的相变研究

反铁电陶瓷材料在电场诱导下发生反铁电-铁电相变.为了研究快速电场诱导相变,诱导电场选择高压脉冲电源产生的脉冲电场.反铁电陶瓷选用Pb(Zr,Sn,Ti)O3相图中位于反铁电-铁电相界附近,正向相变电场小于40kV/cm的锆锡钛酸铅.脉冲电源输出波形为2.7 μs电压脉冲,测量陶瓷样品两端的电压波形与所通过的电流波形,作出正向半周期的"脉冲电滞回线".可以看到反铁电陶瓷在脉冲电场诱导下发生了相变.     

电场诱导PZST陶瓷反铁电-铁电相变

研究了ＰＺＳＴ陶瓷电场诱导反铁电－铁电相变。当外加电场大于相变临界参数ＥＡＦＥ－ＦＥ时,样品由反铁电态诱导为铁电态,并在宏观性能上产生突变：极化强度和纵向应变分别由零跃变到大约３０μＣ／ｃｍ＾２和０．３％,介电常数下降５０％。利用直流偏压原位Ｘ射线衍射表征为相变时晶格结构的变化,结果表明,伴随着相变的发生,晶格结构由反铁电四方相转变为铁电三方相。     

铁电陶瓷薄膜与薄膜器件

介绍了铁电陶瓷薄膜的发展概况、制备技术、应用以及薄膜器件的制造和种类。     

周期铁电畴压电陶瓷的制备和频谱特性研究

研究了复合结构的周期铁电畴压电陶瓷以及通过外加电场反向极化法制 备的周期铁电畴压电陶瓷的厚度切变模式. 分析了两种方法制备的周期铁电畴 压电陶瓷的频谱特性, 得出了铁电畴周期结构可以很好地抑制来源于纵向或径 向振动的高次泛音的不良影响和通过外加电场反向极化法制备小周期铁电畴提 高厚度切变模式谐振频率的方法, 从而可以通过调整周期大小制备出在一定频 率范围内呈现出具有感性的压电陶瓷.     

陶瓷材料相转变增韧的研究进展

介绍了几种相转变韧化机制，主要包括ZrO2相变增韧、铁电／压电性畴转变增韧、铁弹性畴转变增韧的增韧机理和研究进展。提出一种新的相转变增韧机制——铁磁性畴转变增韧机制，即利用铁磁相的磁畴转变或压磁效应来实现能量耗散，从而达到增韧效果，探讨了其可能性。     

Numerical analysis of ferroelectric/ferroelastic domain switching in ferroelectric ceramics

A numerical approach predicting the behavior of ferroelectric ceramics under electric field and mechanical loading is proposed in this paper. In the model, macroscopic properties of ferroelectric ceramics are determined by microscopic structures. Ferroelectric ceramics are seen to be composed of many domains with different orientations, and domain switching is the source of the nonlinear constitutive behavior of the ferroelectric ceramics. Numerical calculations based on the model were carried out, and the computational results are compared with the experimental results, which shows the two sets of results consist with each other. The calculation approach can provide a guidance for the ceramics component design.     

扫描探针显微镜研究弛豫铁电体电畴生长

本文研究了典型弛豫铁电陶瓷0．9PMN－0．1PT中的电畴生长过程．用扫描探针显微镜的轻敲模式和抬举模式对驰豫铁电陶瓷的表面形貌和电场力像进行了观察．结果表明,在施加不同针尖电压（0．05、0．5、1V）的情况下,能够诱导材料中纳米尺度极化微区通过沿＜111＞方向180°反转,从而形成亚微米尺度电畴．     

溶胶-凝胶法制备PbTiO3铁电玻璃陶瓷的高频晶粒尺寸效应

首次报道了用溶胶－凝胶法制备的钛酸铅铁电玻璃陶瓷的晶粒尺寸对其高频介电性能的影响。研究表明,铁电玻璃陶瓷的高频介电弛豫主要是由材料内部的畴壁共振引起的。晶粒尺寸增加,畴壁宽度增大,介电弛豫向低频移动;反之,晶粒尺寸减小,畴壁宽度变小,介电弛豫向高频移动,弛豫频率提高,介电损耗变小。     

Multiaxial behavior of ferroelectric single and polycrystals with pressure dependent boundary effects

The external electric and mechanical fields applied at angles to the initial poled direction of the ferroelectric ceramics produce a significantly different nonlinear behavior to that of external fields applied parallel to the poling direction. This angle dependent response of ferroelectric single and polycrystals are predicted by the model proposed based on irreversible thermodynamics and physics of domain switching. The dissipation associated with boundary constraints in thin ferroelectric single crystals are incorporated in the model. As well, the pressure dependent constraints imposed by the surrounding grains on the grain of interest at its boundary during domain switching is correlated with the resistance experienced by a ferroelectric single crystal on its boundary during domain switching. Taking all the domain switching possibilities, the volume fractions of each of the variants in a grain are tracked and homogenized for macroscopic behavior. Numerical simulations were carried out for the multiaxial behavior of ferroelectric single and polycrystals under electrical, mechanical and electromechanical loading conditions.     

The influence of fabrication processing on domain structure and polarization switching in PZN-based ferroelectric ceramics

Lead zinc niobate (Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃, PZN) based ceramics are prepared by using conventional mixing oxide and complex phase reaction-sintering ceramic techniques. From the results of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), it is clear that these two fabrication processing routes produce different microstructures and ferroelectric domains in the same Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃–BaTiO₃–Pb(Zr_0.4Ti_0.6)O₃ composition. Furthermore, different phase transitions are observed for the temperature dependence of the dielectric permittivity that can be confirmed by differential scanning calorimetry (DSC). Different polarization switching characteristics are also examined by using high field-induced strain and ferroelectric hysteresis loop. It is suggested that the distribution of the inner stress and domain configuration should be related with the fabrication processing of ferroelectric ceramics.     

铁电体尺寸对其开关特性的影响

应用铁电体极化反转的Orihara Ishibashi理论 ,讨论了圆形铁电薄膜和球形铁电体的开关电流以及开关时间对系统尺寸的依赖性。数值计算表明 ,不论是二维还是三维铁电系统 ,其铁电畴反转过程中产生的开关电流都随系统尺寸减少而下降 ,开关时间随系统尺寸减少而缩短