铁电陶瓷中电畴翻转研究进展

电畴为铁电陶瓷固有的独特微观组织特征之一,铁电陶瓷的许多性能均与其密切有关.综述了铁电陶瓷中的电畴结构,系统介绍了电场、机械作用引起的电畴翻转,概述了电畴翻转对铁电陶瓷断裂韧性的影响及其研究进展.     

铁电薄膜中的电畴研究进展

铁电薄膜是一类重要的功能材料,铁电畴是其物理基础.综述了铁电薄膜中电畴的表征方法(高分辨透射电镜、扫描力显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等)、类型(c畴和a畴、180°畴和90°畴等)、临界尺寸(单畴临界尺寸和铁电临界尺寸)等方面的研究进展,提出了研究中需要解决的一些问题.     

多场耦合下铁电薄膜非线性行为的畴变模型

铁电薄膜在外加力场, 电场和温度场的作用下表现出明显的非线性, 为了更好的描述这种现象, 本文提出了一个热-电-力耦合场铁电薄膜下的畴变模型。该模型基于细观力学模型, 认为电畴自由能的改变提供电畴翻转的动力, 且180°电畴翻转由两步90°翻转构成。在本构关系中加入了铁电薄膜制备过程中产生的残余应变项, 以区别于块体铁电材料, 通过该模型计算出了铁电薄膜在不同外场下的响应, 结果与实验和其他模型的结果较为符合。     

氧化锆陶瓷的可逆相变及铁弹性畴转变

本文通过对成分（ｍｏｌ％）为８ＣｅＯ２－１Ｙ２Ｏ３－９１ＺｒＯ２陶瓷材料Ｃｅ－Ｙ－ＴＺＰ的应力应变关系的研究，配合Ｘ身线衍射分析，发现材料中ｔ＾→←ｍ的可逆相变及不可逆铁弹性畴转变。在此基础上提出了Ｃｅ－Ｙ－ＴＺＰ陶瓷材料的增韧公式。     

铁电陶瓷材料内耗研究进展

综合介绍了最近国内外铁电材料内耗研究的实验及研究结果,对现有的理论模型进行了评述和讨论。     

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.     

铁电材料的研究进展

铁电材料的优秀电学性能孕育了它广阔的应用前景,其电子元件有着集成度高、能耗小、响应速度快等众多优点。而且目前研究者将铁电材料同其它技术相结合,使新诞生的集成铁电材料性能更为优秀。介绍了铁电材料的发展历史和当前的研究概况。详细描述了几种铁电材料的性能特点与研究进展,包括压电材料及在微机电系统中的应用,储能用铁电介质材料,有机铁电薄膜材料,具备2种以上初级铁性体特征的多铁材料,铁电阻变材料等。最后,总结了铁电材料研究中尚未解决的技术问题,并展望了铁电材料的发展趋势。     

原位XRD测试PLZT铁电陶瓷的电致畴变

通过传统固相法合成了四方相结构、晶粒平均尺寸1~2μm且化学组成约为Pb0.93La0.07(Zr0.52,Ti0.48)O3的铁电陶瓷试样。利用自制的电加载装置与常规XRD测试仪器联用,在不同外加直流电场作用下实现了陶瓷试样的原位XRD测试,通过分析(002)和(200)的相对峰强变化,计算了90°畴转向率,并与非原位XRD测试得到的数据进行比较,初步分析了外加电场卸载前后铁电陶瓷的电致畴变行为。结果表明,高达7%的a畴在电场卸载瞬间会发生回转。     

组份变化对PZST陶瓷反铁电-铁电相变的影响

对ＦＥ－ＡＦＥ相界附近ＰＺＳＴ陶瓷结构性能及场诱相变临界以 随机份和温度的变化进行了研究,在相变临界温度ＴＦＥ－ＡＦＥ以下,被电场诱导出的铁电态在撤去电场后以亚稳态形式存在,随着温度升高,亚隐铁电态在此温度转变为反铁电态,随着Ｔｉ含量的增加,样品由方反铁电相穿越相界转变为三方铁电相,介电常数峰值εｍａｘ增大;同时亚稳铁电态→反铁电态相变温度ＴＦＥＦＥ和△Ｅ分别与ＴＦＥ－ＡＦＥ和Ｔｃ相关,随着ＴＥ     

Glass ceramics containing ferroelectric phases

Glass ceramics prepared by controlled crystallization of glasses produce fine dispersion of crystallites in a glassy matrix. Glasses containing a mjor portion of constituents of a ferroelectric phase produce crystallites of ferroelectric phase in glass through a suitable heat treatment. The amount of network former in the initial glass has a profound influence on its crystallization behaviour and microstructure of the resulting ferroelectric glass ceramics. The value of dielectric constant and the nature of ferroelectric to paraelectric transition depend on the crystallite size and volume fraction of the ferroelectric phase. These glass ceramics are transparent for crystallite size less than 0·1μm and exhibit large quadratic-electro-optic effect.     

铁电薄膜电疲劳研究进展

铁电薄膜在交变电场下发生电疲劳现象是影响其商业应用的主要障碍，也是目前国内外研究的热点。本文从铁电薄膜电疲劳的影响因素、疲劳机理和消除疲劳的措施出发综述了近年来国内外在铁电薄膜电疲劳研究方面取得的进展。     

A位掺杂Bi4Ti3O12陶瓷的铁电性能研究

用传统固相烧结工艺,制备了纯相的Bi4Ti3O12 (BTO)陶瓷,A位掺杂的Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT),Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)铁电陶瓷.X射线衍射结果表明,所有样品均为单一的层状钙钛矿结构,La、Nd掺杂未改变BTO的晶体结构.铁电测试结果表明,BTO、BLT和BNdT陶瓷的剩余极化2Pr值分别为12.4、23.8和39.4μC/cm2.A位掺杂后,BLT、BNdT的2Pr值比未掺杂的BTO分别提高了1.92和3.18倍.漏电流测试表明,BLT、BNdT陶瓷的漏电流密度比BTO明显降低.A位掺杂显著提高了BTO陶瓷的铁电性能.     

Investigation of ferroelectric properties on nanocrystalline barium titanate ceramics

Dense nanocrystalline BaTiO₃ (BT) ceramics with 50 nm average grain size obtained by spark plasma sintering were investigated. The dielectric data showed a ferropara phase transition with a maximum permittivity of 1,602 at 120°C and at 1 kHz. The polarization reversal characteristics were measured, and the typical piezoelectric hysteresis loop was recorded. The asymmetry of permanent polarization and coercive field in polarization-electric field curves were obtained and attributed to the existence of an internal electric field. The present results provide experimental evidence, indicating that if a critical grain size exists for ferroelectricity, then it is less than 50 nm for polycrystalline BT ceramics.     

改进的两步法制备PZN-PT-BT铁电陶瓷

基于SwartzandShrout的二次合成法,采用改进的两步法,部分原料预合成,一次烧结合成具有完全钙钛矿结构的75Pb(Zn1/3Nb2/3)O310PbTiO315BaTiO3固溶体陶瓷。首先按75∶10∶15一次性称量PbO(并且PbO过量5mol%),然后与ZnNb2O6在660℃预反应1h。粉碎后再加入TiO2和BaCO3,充分混合后,在1060～1140℃保温2h烧结成陶瓷试样。XRD结果表明660℃预合成的中间相中没有钙钛矿相,不同于传统的预合成和烧结,改进的两步法工艺在烧结阶段陶瓷的成瓷和致密化同时进行,完成了中间相向钙钛矿相的完全转变。与二次合成法相比,本方法简化了工艺,降低了预合成温度,拓宽了烧结温度,所获得的陶瓷试样介电性能优良。对陶瓷试样进行相同条件的退火,在1100℃烧结的陶瓷试样,介电常数ε获得95%的增幅;在1140℃烧结的陶瓷试样介电常数ε则获得16%的降幅。     

Characterization of ferroelectric and superconducting ceramics prepared from precursor carbonates

The advantages of a new semi-wet method for the synthesis of (Ba, Ca)TiO₃ and YBa₂Cu₃O_{7 − y} powders from precursor carbonates are described. The precursor carbonates are prepared using chemical coprecipitation technique under controlled pH conditions to ensure uniform distribution of Ba⁺²/Ca⁺² and Y⁺³/Ba⁺² ions. It is shown that the powders synthesized by this route possess better chemical homogeneity as compared to those obtained by the conventional ceramic technique involving calcination of a mixture of BaCO₃, CaCO₃, TiO₂ and Y₂O₃, BaCO₃, CuO powders. The behaviour of the ferroelectric (Ba, Ca)TiO₃ and the superconducting YBa₂Cu₃O_{7 − y} ceramics prepared from powders obtained by our method are found to be markedly different from those known for the conventionally prepared ceramics.     

钙钛矿型低铅压电陶瓷的制备与性能研究

采用传统陶瓷工艺制备了钙钛矿型低铅压电陶瓷xPbTi0.4716Zr0.4834（Mn1/3Sb2/3）0.0450O3-（1-x）（K0.485Na0.485Li0.03）NbO3[xPMS-（1-x）KNLN],研究了该陶瓷体系的结构和介电、压电与铁电性能以及这些结构和性能与工艺条件的关系。XRD分析表明,随着烧结温度的升高,陶瓷晶相由焦绿石相与赝立方钙钛矿相共存转变为单一的四方钙钛矿相;SEM分析表明,在烧结过程中产生了以（K0.485Na0.485Li0.03）NbO3组分为主的液相,并在烧结温度提高的过程中产生孔洞出现-孔洞消失的现象;电学测试表明,xPMS-（1-x）KNLN陶瓷具有良好的性能,在x=0.75、烧结温度为1250℃时,陶瓷的性能参数为压电常数d33=182pC/N,机电耦合系数kp=34.5%,居里温度TC=165℃,剩余极化强度Pr=21.2μC/cm2,矫顽场强Ec=1.47kV/mm,介电常数εr=1879,介电损耗tanδ=0.92%。     

Domain switching in ferroelectric single crystal/ceramics under electromechanical loading

Domain switching in PMN-PT single crystal and PZT-5 ceramics under electromechanical loading were studied in two different ways. For the single crystal, domain switching was in situ investigated with polarized light microscopy. A 90° domain-switching zone was observed near the crack tip and the size of the switching zone changed with the acuity of the crack tip. For PZT-5 ceramics, domain switching under orthogonal electromechanical loading (E₃ and compressive stress σ₁₁) was studied by measuring the hysteresis loops, butterfly curves and reversed butterfly curves (₁₁ versus E₃). Experimental results show that 90° domain switching is suppressed in the planes parallel to the compression direction. A domain-switching model dividing each 180° switching to two successive 90° switching was proposed to explain the experimental results.     

0-3/1-3混合连通型铁电陶瓷-铁电聚合物的热释电性

推导出了0-3/1-3混合连通型铁电陶瓷-铁电聚合物的热释电系数表达式, 并详细讨论了陶瓷体积分数 v₂和陶瓷颗粒粒径与膜厚比(G/t)分别对复合材料的热释电系数p_c及p_c/ε_c(ε_c为复合材料的介电常数)的影响。结果表明: 当G/t≥0.5时, 不同陶瓷体积分数复合材料的热释电系数p_c均趋向于某个定值, 说明此时G/t对热释电系数的影响可忽略不计; 另外当陶瓷体积分数为0.1时, 随着G/t的增大, p_c /ε_c出现一个极大值, 且当G/t=0.9时, p_c /ε_c比纯PZT陶瓷的大8倍, 表明此条件为最佳工艺条件。而且, 在低陶瓷体积分数和低G/t比时, 理论曲线与实验数据符合较好。