利用铁电畴结构直接写入电控菲涅尔波带片

菲涅尔波带片是光学中的一个基本元件.在本文中,通过带电金属电极在53 μm厚的铌酸锂品体表面的扫描,我们利用铁电畴结构制备出了最大半径为913 μm的菲涅尔波带片.在偏置电压的作用下,我们对菲涅尔波带片的聚焦能力进行了研究.主焦点处的光强随着外加电压的变化而变化,我们得到的最大衍射效率在2.0%左右.     

在外电场作用下BaTiO3单晶中铁电畴极化反转的透射电镜原位研究

通过在样品表面施加电场,利用透射电子显微镜原位观察和研究了BaTiO3单晶中铁电畴的极化反转过程。结果表明,在外加电场作用下,铁电畴发生重新取向,其极化方向逐渐向着与电场方向平行的方向转变．当撤去电场后,又趋向于恢复到初始状态。     

(Pb0.76Ca0.24)TiO3薄膜电畴反转行为的压电力显微镜研究

用溶胶-凝胶法在（Pt／Ti／SiO2/Si）衬底制备了（Pb0.76Ca0.24）TiO3（PCT）薄膜。利用扫描力显微镜（SFM）的压电响应模式（PFM）观测了PCT薄膜的纳米尺度畴结构。畴结构和晶粒尺寸相关,尺寸在100nm左右的晶粒表现为单畴,尺寸较大的晶粒表现为多畴。利用压电力显微镜研究了PCT薄膜中电畴的极化反转行为。通过SFM探针对畴施加一系列直流偏压极化,在每次极化后,利用压电响应模式扫描进行压电力成像,获得了与极化电压相关的畴反转信息。用探针施加电压对薄膜极化后,在不同的时间进行压电力成像,研究了电畴的退极化行为。     

Ba,Sr掺杂对K0.47Na0.47Li0.06NbO3基无铅压电陶瓷结构、介电及压电性能的影响

采用传统的固态反应法制备了(K0.47Na0.47 Li0.06 )1-x(Ba0.5Sr0.5)xNbO3无铅压电陶瓷,研究了Ba,Sr掺杂对K0.47Na0.47Li0.06NbO3陶瓷的晶体结构、电畴结构、介电及压电性能的影响.随着Ba,Sr掺杂量的增加,陶瓷样品逐渐由正交相向四方相转变,同时居里温度(Tc)降低,剩余极化率(Pr)、矫顽场(Ec)、介电常数(εr)增加;压电常数(d33)、机电耦合系数(kp)先增加后减小.x=0.5％时陶瓷的压电常数d33达到221 pC/N,机电耦合系数kp为43.1％.     

钛酸钡铁电单晶压痕诱发微裂纹形成与90°铁电畴变

用偏光显微镜和扫描电子显微镜观察研究了不同取向BaTiO3铁电单晶在Vickers压痕作用下微裂纹与90。铁电畴变的形态。发现对于[001]取向极化的BaTiO3铁电单晶,压痕诱发短裂纹不仅发生在沿着压痕对角线方向,而且由于相邻等价畴变区界面的结构错配,还发生在与压痕对角线成45°的方向。对于[100]取向的BaTiO3铁电单晶,在偏离水平方向(垂直于极化方向)约15°～20°角出现了对偶长裂纹。如果将压痕的对角线从极化方向旋转45°,则压痕诱发的裂纹长度大大缩短。认为由于结构错配的影响,裂纹倾向于沿着两畴变区的界面或沿着已畴变区和未畴变区的界面形成。     

用扫描压电显微术观察不同掺杂PZT薄膜的铁电畴分布

我们用扫描压电显微术,观察了未掺杂和掺La、Eu的PZT的铁电畴分布,结果表明：在自发极化下,用溶胶一凝胶法得到的PZT,(Pb0.93La0.07)(ti0.6ZR0.4)O3,(Pb0.95Eu0.05)(Zr0.52Ti0.48)O3和(Ph0.9Eu0.1)(Zr0.52Ti0.48)O3的表面铁电畴呈现较大的不同,掺La和掺Eu的样品均比未掺杂的有较大的自发极化。含Eu为5％时自发极化强度最高,且大部分畴界位置与晶界接近。通过改变加在探针上交变电压的幅值,观察铁电畴衬度的变化,可以看到,当交变电压升高时,某些畴变得不稳定,极化方向不同于自发极化,而衬度随交变电压线性增加,表明该区域晶粒在垂直方向贯通膜面,矫顽力高于外电场,且无明显的缺陷所致的压电性损失。     

铁电多层畴结构中铁电畴层波振动模式的频谱分析

本文首次对多层畴结构中的振动模式进行了实验研究,观察到了一系列大小相当的中心峰,这对应于不同中心同步频率下激发的不同的振动模。通过频谱分析,获得了3,4,5层畴层结构的色散曲线。     

Ca0.28Ba0.72Nb2O6单晶中无公度调制结构、电畴结构与相变的TEM研究

介电温谱测量结果表明,钨青铜型Ca0.28Ba0.72Nb2O6(CBN28)单晶在252 ℃附近经历了从正常铁电体到弛豫铁电体的相变.用透射电子显微镜研究了该单晶中的无公度调制结构、畴结构及其演变.由室温[110]带轴电子衍射花样确定无公度调制波矢q=(1/2)c* (1 δ)(a*-b*)/4,其中无公度参数δ=0.09.高分辨像给出了无公度调制结构的直接证据.这种无公度超晶格结构是两种正交超晶胞结构均匀混合的结果.CBN28单晶中存在高密度沿c轴走向直径约50 nm～500 nm的长钉状180 °电畴.在电镜中原位升温至220 ℃左右,开始出现许多直径仅几纳米的细条状畴;温度继续上升时这种细条状畴渐增多.这种宏畴到微畴转变对应于在铁电相变点Tc附近的正常到弛豫铁电转变.刚好在Tc以下,还观察到经零场冷却的纳米针状畴.     

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.