SBT材料微结构的TEM研究

本文利用透射电子显微术(TEM)对 SrBi2Ta2O9 (SBT) 材料(单晶、陶瓷及薄膜)的微结构进行了研究. 在(001)取向的SBT单晶材料及多晶陶瓷中观察到90°铁电畴结构.在SBT晶体中观察到大量的条带状四度反相畴界结构和少量的三度反相畴界结构,利用TaO6氧八面体的扭转和四态自旋结构模型,对反相畴界结构的实验观测结果进行了解释.在(001)取向的SBT铁电薄膜中,观察到小角晶界(倾角为8 2°)的位错分解现象,导致不全位错和层错的出现.利用平衡状态下两个不全位错之间的排斥力等于层错的吸引力,估算了小角晶界处的层错能量,大小为0 27～0 29 J/m2.小角晶界位错的分解对(001)取向的SBT铁电薄膜漏电流及耐疲劳特性具有重要的影响.     

非线性光学及功能晶体

用高频感应加热提拉法首次获得具有调制结构(一维周期性铁电畴)的LiTaO_3晶体。周期性的铁电畴其间距近似等于相干长度Lc,利用LiTaO_3晶体的d_(33)非线性系数首次实现了1.06μm的准位相匹配。E2调制结构LiTaO_3晶体中的生长条纹与周期性电畴     

PbZrO-3陶瓷中180°畴壁形态及其原位再生的TEM研究

畴结构及其在外场下的动力学行为对铁电材料的电学性质起着决定性作用.与BaTiO-3和Pb(Zr,Ti)O-3等钙钛矿型铁电体相比,人们对PbZrO-3等反铁电体中的畴结构及其动力学行为的了解少得多[1-3].Tanaka等人曾用TEM观察到了PbZrO-3单晶中的反铁电180°畴壁,并用α-fringe理论确定了180°畴壁两侧的位移矢量[3].但至今还没有关于反铁电体中180°畴壁形态及其形成规律的系统研究报道.我们知道,在铁电体中形成180°畴是为了降低退极化能.但反铁电体中的自发极化本身就是反向的,不存在退极化场,可见反铁电体与铁电体中的180°畴有本质不同.此外,PbZrO-3中自发极化两两反平行,如果极化反转生成180°畴,那么180°畴壁的构型可能不同于铁电180°畴壁的.     

PbTiO_3/SrTiO_3(001)复杂畴组态和缺陷的研究北大核心CSCD

用透射电子显微镜对PbTiO_3/SrTiO_3(001)薄膜内部所形成的复杂畴组态以及畴壁处的位错进行了系统的研究。透射电镜结果和几何相位分析(GPA)表明,薄膜内部两个交叉的a畴内部出现了180°畴壁,导致在局部区域形成了全闭合畴结构,在铁电畴壁处观察到高密度位错。高分辨HAADF-STEM像分析显示,在90°畴壁处容易形成a<011>型位错,在180°畴壁处容易形成a<100>型位错,表明位错的形成与铁电畴壁类型存在强耦合关系。     

在180°畴超格子中的铁电畴层波对能带的影响

铁电180°畴超格子在超声波的作用下将被诱导出铁电畴层波,在这个波的作用下,存在许多新现象,其特征归纳为一个元激发“畴子”。本文研究了在180°畴超格子中导带和价带中的载流子与畴子的相互作用,这样一种相互作用将在导带和价带形成子能带,同时改变电子或空穴分布,从而影响铁电体的电导率。     

C_(14)LAVES相的层错与畴结构

本工作用高分辨电子显微术,研究了GH135合金中析出的C_(14)Laves相的层错及其有序排列产生的畴结构。该相六角点阵的参数a=0.47,c=0.78nm。象的模拟计算表明,当样品厚度为4nm左右,欠焦量为-40至-70nm时,高分辨象的一个白点对应于结构中的一五角形通道。这时象与结构是直接对应的。图1是Laves相[010]取向的低倍象,字母N、R处分别为(001)层错产生的MgNi_2和MgCu_2结构单元,倾斜和垂直的白箭头分别指示(101)和(100)两种非基面层错。图2左侧是(101)层错的高分辨象,右侧是相应的结构模型,层错区为一条μ相结构单元,C轴同Laves相的C轴成35°角。图3左侧是(100)层错的高倍象,右侧是根据象提出的结     

In_(0.25 )Ga_(0.75)As/GaAs应变异质结的离子沟道分析

本文采用Li离子作为背散射-沟道实验的分析束来研究In_(0.75)Ga_(?)As/GaAs应变异质结的结构.沟道效应和角扫描的实验表明,由于晶格失配,异质结的点阵发生应变,晶格常数在生长方向产生～0.04A的拉伸或压缩,于是离子沟道在<110>倾斜方向发生0.9°的扭折,导致沿这个方向的严重退道.对较厚外延层的样品,除应变结构外,在生长过程中还形成失配位错结构及其他点阵缺陷,从而产生附加的退道。     

In_(0.25)Ga_(0.75)As/GaAs应变异质结的离子沟道分析

本文采用Li离子作为背散射-沟道实验的分析束来研究In_(0.75)Ga_(?)As/GaAs应变异质结的结构.沟道效应和角扫描的实验表明,由于晶格失配,异质结的点阵发生应变,晶格常数在生长方向产生～0.04A的拉伸或压缩,于是离子沟道在<110>倾斜方向发生0.9°的扭折,导致沿这个方向的严重退道.对较厚外延层的样品,除应变结构外,在生长过程中还形成失配位错结构及其他点阵缺陷,从而产生附加的退道。     

具有膺八次旋转对称性电子衍射谱的45°微孪晶

在急冷Cr—Ni—Si合金中,一种具有膺八次对称性的45°孪晶(及微孪晶)被首次发现。此结构的电子衍射谱与在同一成份合金中发现的8次准晶在某些方面有些相似,尤其此两种结构共生时,仅从电子衍射谱(图1)上很难区分。高分辨技术使此两种结构很容易区分,既使微孪品的尺寸只有2—4nm,高分辨象仍然能清晰地显示出β—Mn结构的45°旋转畴,见图2。而八次准晶的高分辨象与这种45°微孪晶有根本的区别。这种45°孪晶通常在晶界处发生重迭而产生二次衍射。当李晶尺寸减小时重迭加重并渗杂进尺寸效应使电子衍射谱斑点模糊,如图la所示。虽然此时衍射谱的周期性已不再显现,但与8     

一维长周期反铁电畴界的电镜研究(Ⅱ——晶格象)

在Sn置换Zr的锆钛酸铅中(Pb_(0.99){([Zr_((?)-y)Sny]_((?)-y)、Tix)_(0.98)Nb_(0.02)}O_3,x=0.03,0.04;y=0.20)可以观察到铁电反铁电畴共存(图1),这是由于上述成份正处于相图中的准同型相界上,两相的自由能十分接近。在具有条纹状组织的A畴内,SAD具有卫星衍射。但是由电子衍射谱不能确定长周期反铁电畴是一维或二维有序,为此需用晶格象观察。在110—000—110对称衍射条件下成象。晶格象(图2)及其测微光度计描迹表明(图3),M多为8(间距为8,d 1/2 1/2 0),但也有M=7,8,9的情况,但无二维长周期现象。对应二维卫星衍射谱的晶格象如图4,证明存在的长周期是一维的。周期畴界沿(110)及(110)晶面发生,有相同的(100)晶面贯穿期间,但除以上的两相共存形式外,还观察到在反铁电区内以微畴形态存在的铁电畴叠栅图形。也有无长周期反相畴界的A畴与F畴相接。但是比祇有第三种形式的两相共存F—AF陶瓷,有长周期反畴结构的陶瓷需要更高的诱导电场才能诱发AF—F相变。     

菱面体畸变的钙钛矿结构多铁性氧化物薄膜畴界精细结构

畴是所有铁性材料的一个共同本质特性,畴及畴界的结构极大影响着材料性能。本文应用高分辨透射电子显微学和定量电子显微学,在原子尺度定量研究了钙钛矿菱面体结构多铁性薄膜BiFeO3的109°畴界的精细结构,包括畴界附近阳离子位移及局部铁电极化分布。结果表明：正是由于畴界附近原子发生微小位移,导致材料能带的变化,带隙减小,从而在绝缘BiFeO3中产生独特的导电性能。这不仅为研究铁电极化反转和磁电效应等科学问题提供关键的定量结构信息,同时也促进相关材料的设计和性能优化。     

μ相的平移畴与旋转畴

用JEM200CX电镜研究了GH128合金的析出物—μ相的畴结构,提出了畴界的原子结构模型。图1是沿[110]方向观察的μ相晶体的结构象及计算模拟象。在适当的成象条件下结构象的白点分布构成3~3 4~2网格,与μ相的五角反棱锥体有一一对应关系。图2是在μ相晶体里视察到的平移畴及旋转畴。图中箭头及字母P表示平移畴界,R表示旋转畴。有些平移畴内还出现MgCu_2畴(U处)及孪晶。(1)平移畴:平移畴界有(111)和(221)两种图3a是畴界为(111)的μ相平移畴的结构象。具有相同取向的μ相畴并列连接在一起构成(111)畴界两个平移畴之间的匹配是完整的,无畸变,在畴界形成两侧μ相畴之间的过渡结构。(111)畴界可以看成为与两侧μ相畴连接的4片(Co,Si)_(?) V_2类结构片(图3b)。(221)平移畴界有两种。第一种(221)畴界可以看成为旋转     

铁电畴层波的电光效应

铁电１８０°畴结构在超声波作用下将被诱导出沿畴壁传播的铁电畴层波，其电场导致了构成铁电１８０°畴结构的晶体的电光效应，畴结构的光率体发生了改变，晶体的主折射率受到激发铁电畴层波的超声波的调节。这一效应在声光控制和超声检测方面有应用价值。     

弛豫铁电陶瓷PST中反相畴结构的HREM研究

本工作用高分辨电子显微学方法研究了弛豫铁电陶瓷Ｐｂ（Ｓｃ０．５Ｔａ０．５）Ｏ３（ＰＳＴ）中的有序－无序结构，直接观察到有序－无序结构畴界及反相畴界（ＡＰＢｓ），对反相畴界的结构进行了分析，指出在ＰＳＴ中的反相畴往往是（１１１）面的层错，晶格位移在（１１１）方向上，位移量是１／２（１１１）。提出了在ＰＳＴ中ＡＰＢｓ形成的机制。     

铁电畴层波的弹光效应

铁电１８０°畴结构在超声波作用下将被诱导出沿畴壁传播的铁电畴层波，其应变场导致了构成铁电１８０°畴结构的晶体的弹光效应，畴结构的光率体发生了改变，晶体的主折射率和双折射率受到激发铁电畴层波的超声波的调制，这一现象在声光控制和超声检测方面有应用价值。     

一维长周期反铁电畴界的电镜研究(Ⅰ—电子衍射)

对于CuAuⅡ合金中长周期有序结构的研究表明,CuAuⅡ电子衍射谱中的卫星斑点是由于每5个有序单胞间存在反相畴界而造成的。不久后的晶格象直接观察证实了这一事实。在由Sn置换的钙钛矿结构的锆钛酸铅(PSZT)中也发现了类似的卫星衍射(图1及2)在图2b中存在的1/2 1/2 0弱衍射在图2a中即不存在。图2a的000—110衍射间有6个斑点而2b中有7个卫星点,根据有{1/2 1/2 1/2}超点阵判定其反铁电相的电偶极子具有图3所示的立方胞结构。类似CuAuⅡ的有序模型提出了图4的一维反铁电畴长周期结构。以M个反铁电胞为单元的边界上,由于是反相畴界,电偶极子作平行排列。对这种两相共存结构推导得的结构振幅表示式如(1)式:     

Cu—Zn—Al合金马氏体结构的电镜研究

一般认为Cu—Zn—Al合金电子浓度大于1.454时,马氏体为18R和2H两种类型的长周期结构,其基面(001)面上的原子有序排列,X射线分析初步判断18R型马氏体为单斜晶系,点阵参数为a=4.45A,b=5.29A,c=38.3A,β=88.7°。但X射线法难于肯定地排除它是基面原子无序排列,因而b与c都减半的9R结构,因为18R中的超结构反射强度非常弱。此外,还须区别β=90°的N18R与β(?)90°的M18R两种结构。为此,对Cu—Zn—Al合金中马氏体的结构进行了电子显微镜研究。     

文摘选辑

一、晶体及薄膜材料187 铁电铌酸铅PbNb_2O_6晶体的研究——(Ingle S.G.)《Pramana》114 435-40 1978用光学法、干涉法和腐蚀法研究了PbNb_2O_6的(001)面,晶体主要是层状生长的,用干涉法可将层界和畴线分开,在90°畴壁及层界附近发现了热腐蚀坑,它们发生在位错座上,在居里温度和畴的形成过程中位错并无运动.     

铌酸锂晶体铁电畴电极化反转结构的ESEM观察

用高压电场实现铁电晶体电畴的极化反转，制备极化方向周期性反转的非线性晶体人工微结构是实现准相位匹配的有效方法。扫描电镜常用于观察刻蚀处理后的铁电畴和畴反转光栅的结构，而环境扫描电镜ESEM可对绝缘样品进行直接观察，因而是本研究的更为有效手段。     

畴层结构对表面波传输的调制效应

在分析铁电畴层波色散特性、波场的位移特性的基础上，从信号传输的角度出发，分析了畴层波滤波器原理性器件的特性，得出畴层结构的影响，相当于对表面波信号进行了相位调制，理论分析与实验结果吻合