Pb[(Zn1/3Nb2/3)0.91Ti0.09]O3压电单晶的弛豫反常

对用改进的Bridgman法生长的Pb[(Zn1/3Nb2/3)0.91Ti0.09]O3(PZNT91/9)单晶用Laue衍射法和XRD衍射曲线定向,取(001)晶片研究材料的电学性能.结果表明,材料的介电性能呈现出明显的频率色散现象,随着测试频率的升高,介电常数的峰值温度出现反常,峰的位置向低温方向移动.用扫描电子显微镜和正交偏光显微镜研究了PZNT91/9单晶的电畴结构,发现规则排列的带状畴与杂乱分布的细畴并存.X射线荧光分析结果表明,在PZNT91/9单晶中存在着由成分分凝引起的组分变化.成分分凝引起的组分波动和电畴结构的复杂性导致了材料性能的不均匀性,并与材料铁电相变的弥散性特征相关.     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3晶体组分对结构与性能的影响

用熔体Modified Brdgman法生长出尺寸直径40 mm长度80 mm的弛豫铁电单晶PMNT90/10,表明该方法不仅适合在准同型相界(MPB)附近生长PMNT单晶,也适合生长PT含量很低的PMNT单晶.在生长出的PMNT90/10晶体中,铁电相与顺电相两相共存,并呈现亚微畴结构特征.随着晶体组分由PMN组元变化到MPB组分附近,PMNT的电畴结构呈现微畴-亚微畴-不规则宏畴-规则宏畴演化系列,而介电弛豫特性则逐步弱化.PMNT固熔体的电学性能依赖于晶体组分,(001)切型PMNT90/10晶体的压电常数d33约80 pC/N,显著低于MPB附近组分,但其介电常数ε达到12600,明显高于后者.     

pH值对共沉淀制备的LiCo1／3Ni1／3Mn1／3Oz结构与电化学性能的影响

用在不同PH值下制备的共沉淀前驱体合成了LiCo1/3Ni1／3Mn1/3O2材料。用XRD、IR、ESEM、交流阻抗、充放电测试仪测试了PH值对材料结构和电化学性能的影响。结果表明在pH=11条件下合成的材料的层状结构特征和结晶度较好；pH值对材料颗粒的大小没有显著的影响，所有材料的粒径均在0．3～0.7μm范围内；pH=11时合成的材料的放电比容量最高（达163．48mAh／g），循环性能最好，可能是由于此条件下合成的材料在电池充放电过程中电荷传递速率较快所致。     

新型硅基双异质外延SOI材料Si/γ-Al2O3/Si制备

异质外延法是目前制备新型SOI材料的技术途径之一。采用低压化学气相沉积技术(LPCVD)在硅衬底上先外延γ-Al2O3绝缘单晶薄膜，制备出硅衬底上外延氧化物外延结构γ-Al2O3/Si(EOS)，然后采用类似SOS薄膜生长的常压CVD(APCVD)方法在EOS上外延硅单晶薄膜，形成新型硅基双异质SOI材料Si／γ-Al2O3／Si。利用反射高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、俄歇电子能谱(AES)及MOS电学测量等技术表征分析了Si(100)／γ-Al2O3(100)／Si(100)SOI异质结构的晶体结构、组分和电学性能。测试结果表明，已成功实现了高质量的新型双异质外延SOI结构材料Si(100)／γ-Al2O3(100)／Si(100)，γ-Al2O3与Si外延薄膜均为单晶，γ-Al2O3薄膜具有良好绝缘性能，SOI结构界面清晰陡峭，该SOI材料可应用于CMOS电路的研制。     

（1-x）CaTi03-xLi1／2Sm1／2TiO3陶瓷的微波介电性能研究

采用固相法制备了（1-x）CaTi03-xLi1／2Sm1／2TiO3系列微波介质陶瓷材料,研究了该体系的相组成、烧结性能和微波介电性能之间的关系．结果表明：在x=0．1—0．9tool范围内,（1-x）CaTi03-x（Li1／2Sm1／2）TiO3体系均形成了单一的斜方钙钛矿结构;x=0．1—0．5和x=0．6—0．9组分的最佳烧结温度分别为1250和1300℃;介电常数εr、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值、谐振频率温度系数Tf均随着x的增大而减小．当x=0．7时,1300℃下保温5h烧结得到的材料的微波介电性能为：εr=116．5,Qf=3254GHz,Tf=42．43×10^-6／℃．     

PMNT单晶电畴结构随组分与结构的变化

利用多种方法观察了弛豫型铁电单晶ＰＭＮＴ中电畴结构随组分与结构的演变过程与特征．观察发现,在ＰＭＮ－ＰＴ的三方相区内,随ＰＴ含量的增加,电畴结构表现出微畴一（亚微畴）－不规则宏畴一规则宏畴转变历程;在三方－四方相变中,非１８０°电畴发生７１°（或１０９°）宏畴－９０°宏畴的转化,同时电畴图像变得更为规则．根据不同组分ＰＭＮＴ电畴的显示特征,提出晶体的最大双折射率可以作为度量其弛豫性强弱的光学参数．观察到了电畴的分布不均匀与多级结构现象,前者与组分或结构的起伏有关,后者与多期式马氏体转变有关．本文还分析了偏光显微镜、ＤＩＣ、ＳＥＭ、ＳＥＡＭ等观察方法中电畴的成像特征．     

工艺条件对层状Li（Ni1／3Co1／3Mn1／3）O2的结构及电化学性能的影响

采用共沉淀法合成了均匀的N1/3Co1/3Mn1/3（OH）2前驱体，通过配锂煅烧制备出结晶良好的层状Li（Ni1／3Co1／3Mn1／3）O2正极材料。讨论了反应条件（如pH值、氨水浓度及烧结温度）对材料结构及性能的影响，确定了最佳的共沉淀反应合成工艺条件。应用XRD、SEM分析材料的组成及结构特点，采用电化学分析方法表征材料的性能。XRD结果表明，采用共沉淀法合成了结晶良好的层状Li（Ni1／3Co1／3Mn1／3）O2正极材料，且阳离子混排程度较小。SEM分析表明，合成的正极材料粒度均匀，形貌为球形。电化学测试结果表明，所合成的材料具有良好的电化学性能和循环性能，首次放电容量为162．32mAh／g（2.8-4.3V），循环100次后的可逆容量保持率达到90.23％。     

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...     

PMN-PT弛豫铁电单晶畴结构的压电响应力显微术研究

利用压电响应力显微术开展了PMN-PT弛豫铁电单晶铁电畴结构的三维极化取向成像、畴结构的不均匀性及极化状态稳定性机理的研究.揭示了纳米尺度畴结构的不均匀性源于纳米尺度极性微区的相互作用和无规场之间的共同调制,而单晶表面屏蔽电荷机制主要源于大气环境下水的溶解性吸附,该机制对PMN-PT单晶中畴状态的稳定性及材料最佳性能的发挥起着重要作用.     

纳米In2O3／TiO2介孔复合体的制备及其光致发光性能研究

本论文利用尿素水解均匀沉淀法制备锐钛矿型纳米TiO2介孔粉体，然后在硫酸铟溶液中浸泡一周，并在650℃下退火处理5h，制得纳米In2O3／TiO2介孔复合体。采用X射线衍射（XRD）和光致发光（PL）谱表征In2O3／TiO2介孔复合体的组成结构和发光性能，并对相同温度退火处理下的介孔TiO2粉体进行比较，结果表明：经过650℃退火后，在激发波长380nm，发射波长570nm附近，纳米In2O3／TiO2介孔复合体产生荧光增强效应。     

Top-cooling-solution-growth and characterization of piezoelectric 0.955Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.045PbTiO3 [PZNT] single crystals

A technique of top-cooling-solution-growth (TCSG) has been developed to grow the piezo-/ferroelectric perovskite single crystals of 0.955Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-0.045PbTiO₃ [PZNT95.5/4.5]. The flux composition and concentration, and the thermal parameters have been optimized, leading to the growth of high quality PZNT crystals with a size up to 20 × 15 × 10 mm³. The perovskite crystals are found to form upon slow cooling down to 1020°C, while the undesirable pyrochlore crystals of Pb_1.5Nb₂O_6.5-type start growing upon further cooling from 1020°C to 950°C. By controlling the growth pathway, the formation of the pyrochlore phase can be avoided. The dielectric properties of the grown PZNT95.5/4.5 crystals have been measured as a function of temperature at various frequencies. Upon heating, the phase transition for the rhombohedral R3m to the tetragonal P4mm phase takes place at 132°C, while the tetragonal to cubic phase transition occurs at 160°C. The TCSG developed in this work provides an alternative technique to grow PZNT piezocrystals of medium size at low cost for transducer applications.     

Relaxor behavior in Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 new solid solution

Relaxor behavior has been found in a new solid solution between complex perovskite Ba(Zn(1/3)Nb(2/3))O(3) (BZN) and ferroelectric PbTiO(3) (PT), prepared by solid state reactions. A strong dispersion of the maximum of dielectric permittivity (epsilon(')) appears around the temperature of T(m), which shifts toward higher temperatures with increasing frequency. The variation of T(m) with frequency follows the Vogel-Fulcher relationship. The variation of 1/epsilon(') with temperature above Tm deviates from the Curie-Weiss law, but satisfies a Lorentz-type function. The relaxor behavior becomes weaker upon increasing PT-content.     

{110}cub切型Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3单晶铁电相变的研究

测试了PMNT68／32{110}cub切型单晶的介电、压电性能和电滞回线，发现单晶铁电性能与所施加的极化电场及单晶中PbTiO3含量的变化密切相关。研究结果表明，相结构的变化是引起铁电性能变化的主要原因，即在＜110＞取向施加电场诱导出来的正交相是本征亚稳的，它的稳定性不仅取决于所施加的极化电场大小，而且与单晶中PbTiO3含量的变化密切相关。     

铌镁酸铋-钛酸铅压电陶瓷准同型相界附近的性能和相变温度研究

利用传统固相烧结法制备了Bi(Mg_2/3Nb_1/3)O₃-PbTiO₃(BMN-PT)压电陶瓷, 分析了不同PbTiO₃含量对BMN-PT压电陶瓷的晶体结构、介电、压电及铁电性能的影响. XRD结果表明: 合成的BMN-PT陶瓷具有纯钙钛矿结构, 并且在PbTiO₃含量为x=0.60时, 其组分的XRD图谱在衍射角2θ=45°出现明显的分峰, 说明该组分相结构中存在三方和四方相的共存. 压电铁电性能显示, BMN-0.60PT有最大的压电常数d₃₃(~170pC/N)和平面机电耦合系数k_p(0.35), 最小的矫顽场E_c(29.4 kV/cm)及最大的剩余极化P_r(31.4 μC/cm²). 确定了BMN-PT压电陶瓷的准同型相界(MPB)为PbTiO₃含量x=0.60的组分. 介电系数温谱表明介电系数峰值温度(Tm)随着PbTiO₃含量的增大而升高, MPB组分的Tm约为276℃.     

{110}cub切型Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3单晶铁电相变的研究

测试了PMNT68/32{110}_cub切型单晶的介电、压电性能和电滞回线,发现单晶铁电性能与所施加的极化电场及单晶中PbTiO3含量的变化密切相关.研究结果表明,相结构的变化是引起铁电性能变化的主要原因,即在<110>取向施加电场诱导出来的正交相是本征亚稳的,它的稳定性不仅取决于所施加的极化电场大小,而且与单晶中PbTiO₃含量的变化密切相关.     

弛豫型铁电体PZNT制备与性能研究的进展

本文综述了近年来国际上弛豫型铁电体PZNT的制备与介电、压电及电致伸缩性能研究的进展．PZNT单晶体的制备方法以高温PbO熔剂法为主,其尺寸已达40mm．随PT含量的变化,PZNT的顺电一铁电相交由弥散性、混合型变为一级相变;其铁电-铁电相变可由组份或电场诱导,由介电性能表征．压电性能在MPB处及偏向三方相一侧达到最佳,＜001＞切向的三方相与四方相单晶可分别作为频带宽、分辨率高、且阻抗匹配好的新一代声阵列与单个器件传感器．＜001＞向的PZNT单晶具有巨大的电致伸缩应变,可望成为高性能的固体驱动器．     

多铁性BaTiO3/La2/3Sr1/3MnO3复合薄膜的制备及其强磁电效应的研究

使用脉冲激光沉积技术,在(001)取向的LaAlO3(LAO)单晶基片上外延生长了BaTiO3/La2/3Sr1/3MnO3(BTO/LSMO)双层复合薄膜.电学和磁学性能的研究显示复合薄膜具有较低的相对介电常数(εr=263),优良的铁电和铁磁性能以及高于室温的铁磁居里温度(Tc=317 K).复合薄膜的磁电电压系数(αE)为176 mV/A,高于同类结构磁电系统一个数量级,相应的界面耦合系数k值为0.68,表明铁磁层和铁电层界面之间存在较大程度的耦合.     

Dielectric and elastic properties of 0.70Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.30PbTiO3 single crystal and their electric-field dependence

The dielectric and elastic properties of [001]_c-oriented 0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃–0.3PbTiO₃ (PMN–0.3PT) crystal were investigated as a function of poling field at 300 and 360 K, respectively. At 300 K, the dielectric constant and elastic compliance of rhombohedral PMN–0.3PT crystal change drastically at a critical field corresponding to an electric-induced ferroelectric phase transition. At 360 K, the PMN–0.3PT crystal is tetragonal, its dielectric constant and elastic compliance change drastically at two critical fields, which indicates an intermediate phase. Furthermore, much small dielectric loss factors and mechanical loss factors are observed in mono-domain state, which indicates that losses mainly come from domain wall contributions.     

A 20 MHz single-element ultrasonic probe using 0.91Pb(Zn(1/3 )Nb(2/3))O(3)-0.09PbTiO(3) single crystal

A 20 MHz single-element ultrasonic probe using 0.91Pb(Zn(1/3 )Nb(2/3))O(3)-0.09PbTiO(3) (PZN-PT 91/9) single crystal has been fabricated. The single crystal of PZN-PT 91/9 orientated to the (001) plane has longitudinal coupling factor of k(33)>90%, which is much larger than the k(33)=70 to 80% of conventional Pb(Zr(1-x),Ti(x))O(3) (PZT) based ceramics. A single crystal of PZN-PT 91/9 without inclusion or crack has been grown with dimensions of about 25x15x5 mm by the self-flux method. Because mechanical strength in the fabrication of disk transducers orientated to the (001) plane was sufficiently strong, under the same conditions as are applied to conventional PZT ceramics, a piston single-element probe with a diameter of 2.0 mm and a frequency of 20 MHz was successfully fabricated. The bandwidth of the PZN-PT 91/9 probe was 13-26 MHz, which was 4 MHz broader than that of the conventional PZT probe.     

弛豫型铁电体PZNT制备与性能研究的进展

本文综述了近年来国际上弛豫型铁电体PZNT的制备与介电、压电及电致伸缩性能研究的进展．PZNT单晶体的制备方法以高温PbO熔剂法为主,其尺寸已达40mm．随PT含量的变化,PZNT的顺电一铁电相交由弥散性、混合型变为一级相变;其铁电-铁电相变可由组份或电场诱导,由介电性能表征．压电性能在MPB处及偏向三方相一侧达到最佳,＜001＞切向的三方相与四方相单晶可分别作为频带宽、分辨率高、且阻抗匹配好的新一代声阵列与单个器件传感器．＜001＞向的PZNT单晶具有巨大的电致伸缩应变,可望成为高性能的固体驱动器．