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。     

新型热释电材料及其在红外探测器中的应用

以(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3{PMNT[(1-x)/x}为代表的大尺寸、高质量弛豫铁电单晶具有非常高的热释电系数、探测优值和较低的热扩散系数,其综合热释电性能远优于传统的热释电材料.概述了PMNT[(1-x)/x]单晶、掺锰PMNT(74/26)单晶和0.42Pb(In1/2Nb1/2)...     

弛豫铁电单晶热释电探测器读出电路的设计

以(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT或PMNT)(PMN-xPT,或PMN-PT)为代表的弛豫铁电单晶具有非常高的热释电系数、比较低的热扩散系数、比较稳定的化学性能,是一种综合性能优异的热释电材料.利用弛豫铁电单晶可以制备出高性能的红外光传感器,针对用这种新型热释电材料制成的红外...     

准同型相界附近PMN-PT陶瓷的介电性能

采用铌铁矿预产物合成法制备了组成在相界附近的(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT)弛豫铁电陶瓷。陶瓷样品X-射线衍射相组成和相结构分析表明:所有陶瓷样品均为纯钙钛矿相,无任何其他杂相出现;且组成在x=0.33处存在一准同型相界(MPB),在该相界附近三方相和四方相共存,而远离该相界则分别为纯三方相和四方相。相界附近组成随PT摩尔分数增加,介电峰变得尖锐,频率弥散减弱,即介电弛豫程度减弱。这主要是由于四方相增多,三方相减少,从而使弛豫铁电体变为正常铁电体。     

基于弛豫铁电单晶的红外热释电探测器研究

研究了新型热释电材料驰豫铁电单晶(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMNT)的低损伤减薄工艺、电极成型和耦合封装等关键技术,研制了基于PMNT的单元热释电探测器。对减薄后约30μm晶片材料性能的测试分析表明,部分样品的热释电系数约为9.0×10-4 C/m2 K,无明显衰减。采用低噪声电路提取单元探测器的微弱热释电电流,对所研制的单元探测器性能进行了测试分析。     

弛豫铁电单晶PMNT压力稳定性的研究

采用密闭油腔产生静压力,样品置于油腔内,测试了(001)切型弛豫铁电单晶0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3(简写为PMNT67/33)的介电常数和静水压压电常数的压力稳定性。结果显示:随压力增大,εr缓慢增加,压力在10MPa内其相对变化小于1.8×10-2,tgδ无显著变化;压电常数dh和gh先显著下降,至2MPa后趋于稳定。结果表明,弛豫铁电单晶PMNT施加一定的预应力后,性能随静压力的变化趋于稳定。     

弛豫铁电体材料PMN及PMN-PT的电子显微学研究

弛豫铁电体PMN(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3)和PMN-xPT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3)由纳米畴结构组成.在弛豫铁电体PMN中B位有序的模型,以及有序畴和极化微区的关系是长期悬而未决的科学问题.本文采用纳米束电子衍射和能谱分析结合的手段确定了B位有序的杂乱位置模型;在有序畴和无序基体之间的成分波动最剧烈,有序无序界面可能是极化中心的位王;电子衍射和高分辨像还发现了片状反铁电畴结构,这种结构与铁电有序相互竞争,使得PMN中局部结构的相互竞争更加复杂.在PMN-xPT中准同型相界附近的单斜相的本质一直存在异议,X光衍射、中子衍射以及偏光显微镜只能给出宏观的结果,不能给出纳米尺度的结构信息,本文利用会聚束电子衍射,成功的解决了这一问题,确定单斜相Mc具有多层次的畴结构,在纳米尺度具有四方对称性,而在宏观尺度由于平均效应具有单斜对称性.文中还讨论了采用电子显微学方法研究铁电体时,遇到的技术难点及相应的解决方法.     

无压烧结制备0.88PMN-0.12PT高度透明铁电陶瓷的显微结构研究

用传统的无压烧结工艺制备出稀土元素La掺杂的高度透明纯钙钛矿相0.88Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.12Pb Ti O3(简称0.88PMN-0.12PT)铁电陶瓷。当陶瓷样品厚度为0.8 mm时,在1550 nm处透光率达67%,接近其理论极限。电滞回线测量结果表明该组分透明陶瓷为典型的弛豫铁电体。显微结构观察结果表明陶瓷非常致密,晶粒排列规则,晶界结合强度高,多呈穿晶断裂,晶界干净,且厚度2 nm。     

BMN掺杂NBT压电陶瓷的介电特性研究

采用传统陶瓷制备方法,制备了一种新无铅压电陶瓷材料(1-x)Na1/2Bi1/2TiO3-xBi(Mg2/3Nb1/3)O3.研究了Bi(Mg2/3Nb1/3)O3掺杂对(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷晶体结构、弥散相变与介电弛豫行为的影响.X-射线衍射(XRD)分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯钙钛矿固溶体.材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有2个介电反常峰Tt和Tm,低掺杂的样品低频介电常数在居里温度以上异常增加.该体系陶瓷表现出与典型弛豫铁电体明显不同的弛豫行为.根据宏畴-微畴转变理论探讨了该体系陶瓷产生介电弛豫的机理.     

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。     

PINT铁电晶体的助熔剂法制备工艺与介电性能

用助熔剂法制备了准同型相界附近的弛豫铁电体基钛铌铟酸铅（Pb（In1／2Nb12）0.63Ti0.37O3，简称PINT）铁电单晶体，研究了四氧化三铅（Pb3O4）与二氟化铅（PbF2）助熔剂对钙钛矿结构相稳定性的不同作用。用四氧化三铅（Pb3O4）和三氧化二硼（B2O3）作为助熔剂获得尺寸达5mm的纯钙钛矿相结构PINT单晶体，利用显微分析方法、X射线衍射技术研究了单晶体的微观形貌和相结构，测量了〈100〉取向单晶体样品的介电温度谱。     

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3弛豫铁电晶体的生长形貌和生长机理

以PbO作助熔剂采用高温溶液法生长出Pb(Mg1/3Nb2/3)O3弛豫铁电晶体,利用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了晶体相结构和生长形貌。研究结果表明,采用高温溶液法生长出纯钙钛矿相结构的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3弛豫铁电晶体,晶体多为淡黄色,较小的呈赝立方形态,较大晶体逐渐趋于不规则形态,最大尺寸达4mm×4mm×3mm。晶体中存在位错蚀坑和PbO包裹等生长缺陷,生长过程中的温度波动和成分起伏等因素导致这些缺陷的出现。晶体{100}面生长速率最慢能成为热力学上稳定存在的自然显露晶面,晶体的生长机制为二维成核层状生长。     

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3弛豫铁电晶体的生长形貌和生长机理

以PbO作助熔剂采用高温溶液法生长出Pb(Mg1/3Nb2/3)O3弛豫铁电晶体,利用X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了晶体相结构和生长形貌。研究结果表明,采用高温溶液法生长出纯钙钛矿相结构的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3弛豫铁电晶体,晶体多为淡黄色,较小的呈赝立方形态,较大晶体逐渐趋于不规则形态,最大尺寸达4mm×4mm×3mm。晶体中存在位错蚀坑和PbO包裹等生长缺陷,生长过程中的温度波动和成分起伏等因素导致这些缺陷的出现。晶体{100}面生长速率最慢能成为热力学上稳定存在的自然显露晶面,晶体的生长机制为二维成核层状生长。     

Na-Ni掺杂Bi2O3-ZnO-Nb2O5基陶瓷的介电弛豫研究

采用传统固相反应法制备Bi2O3-ZnO-Nb2O5基陶瓷.研究Na+、Ni2+分别替代Bi3+、Nb5+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结特性和介电性能的影响.替代后样品的烧结温度从960℃降低到870℃左右.在-30～+130℃,陶瓷样品的温谱中出现明显的介电弛豫现象,弛豫峰所在温区较宽,当Ni2+替代量增加到0.2时出现双弛豫峰;随着Ni2+替代量的增加,弛豫峰值温度向低频移动,弛豫激活能增加,两弛豫峰的间距增加.用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Ni掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7的介电弛豫现象作出简要解释.     

Na掺杂Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5基陶瓷的性能

采用固相反应法制备了(Bi2–xNax)(Zn1/3Nb2/3)O7陶瓷,研究了Na+替代Bi3+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7基陶瓷烧结性能、显微结构和介电性能的影响。替代后样品的烧结温度从960℃降至约880℃;当替代量x≤0.20时,相结构保持单一的单斜焦绿石相,随替代量进一步增加出现立方相;温度为–30～+130℃,替代后样品出现明显的介电弛豫现象,弛豫过程中的激活能约为0.40eV。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7基陶瓷的介电弛豫现象作出简要解释。     

（英）弛豫铁电0.74Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.26PbTiO3薄膜的微结构和光学性能

采用磁控溅射法,选用LaNi O3作为缓冲层,在硅基片上制备出了0.74Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.26PbTiO3弛豫铁电薄膜.研究了沉积温度对薄膜的微结构和光学性能的影响.其中,沉积温度为500oC时制备的薄膜,不仅具有纯的钙钛矿结构,高度(110)择优取向、致密、无裂纹的形貌、而且具有最大的剩余极化,大小为17.2μC/cm2.使用柯西模型进行拟合反射谱,分析得到薄膜的折射率和消光系数.在波长为633 nm时,500oC沉积的薄膜的折射率大小为2.41.另外,薄膜的光学带隙在2.97～3.22 eV范围内.并初步讨论了这些薄膜的光学性能的差异.     

低损耗、高Qm值Pb（Nb2／3Mn1／3）O3—Pb（Sb2／3Mn1／3）O3—PZT材料

研究了组分变化及掺杂对四元系Pb(Nb2/3Mn1/3)O3-Pb(Sb2/3Mn1/3）O3－PZT压电材料性能的影响,发现Zr/Ti比值在准同型相界附近该材料有最大的压电常数d33,而机械品质因数Qm值较小;Zr/Ti比偏离该相界时则机械品质因数Qm升高,相应的压电常数d33减小。通过改变Pb(Nb2/3Mn1/3)O3、Pb(Sb2/3Mn1/3)O3两组分的含量及掺入Sr、Ce等杂质,获得的材料介电损耗为0.14%,机械品质因数为2341,压电常数为216pC/N。     

xPb（Y1／2Nb1／2）O3—（1—x）Pb（Zr1／2Ti1／2）O3铁电陶瓷性能研究

系统地研究了xPb(Y1/2Nb1/2)O3-(1-x)Pb(Zr1/2Ti/2)O3三元系铁电陶瓷材料,测量并计算了不同组分时的压电常数(d33)、介电常数(εT33/ε0)、机电耦合系数(kp、k31)、以及弹性柔顺系数(sK11、sE12、sK33),对0.07Pb(Y1/2Nb1/2)O3-0.93Pb(Z[1/2Ti1/2)O3材料,D33为327×10-12C/N,介电常数εT33/ε0为1350,机电耦合系数kp大于0.6,弹性常数SE11和SE33均大于17×10-12m2/N.实现发现,当x大于0.55时,xPb(Y1/2Nb1/2)O3-(1-x)Pb(Zr1/2T11/2)O3不再是铁电材料.     

PMN-PT陶瓷中的氧缺位及其消除

研究了组成中Pb含量的变化对组成为Pbx(Mg1/3Nb2/3)0.65Ti0.35O3的铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)陶瓷压电性能的影响,发现化学计量比组成(x=1)的Pbx(Mg1/3Nb2/3)0.65Ti0.35O3陶瓷经常出现压电性能的大幅度退化现象,而A位适量缺Pb能稳定地获得高性能的Pbx(Mg1/3Nb2/3)0.65Ti0.35O3陶瓷。XPS元素价态分析的结果表明,化学计量比的Pbx(Mg1/3Nb2/3)0.65Ti0.35O3陶瓷中含有较多的氧缺位,氧缺位的产生源于MgNb2O6(MN)合成过程中的气氛差异,A位适量缺Pb能有效地消除这种氧缺位而稳定地获得正常的压电性能,其机理被认为是氧缺位与铅缺位的复合。     

基于PMN-PT单晶的双通道热释电红外气体探测器

锰离子掺杂铌镁酸铅-钛酸铅(Mn:Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3,Mn:PMN-PT)弛豫铁电单晶在近、中红外波段具有较高的光透过率.通过在其表面上沉积具有宽光谱平坦吸收特性的红外吸收层,制备了热释电红外响应元.对该材料吸收红外辐射后产生的温度差以及热释电电流随频率的变化进行了模拟.讨论了电压模式热释电...