Ba(Zn(1-x)/3Nix/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷的微观结构

本文采用传统的固相陶瓷烧结工艺,利用Ni2+取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 的B位Zn2+形成固溶体来研究其微观结构.XRD表明,系统的主晶相为立方钙钛矿的BZNN,并有少量第二相如Ba5Nb4O15、BaNb2O6等存在.随Ni2+含量增加,系统晶格常数a减小;而随烧结温度升高,a逐渐增大.系统在1500 ℃下烧结时为固相烧结;当烧结温度为1550 ℃时,系统由固相烧结转变为液相烧结.较低温度下烧结时,在低角度区有很微弱的1∶ 2有序相产生;烧结温度升高,无序相增加,有序相消失.     

La3+掺杂对Pb(Lu1/2Nb1/2)O3反铁电单晶储能性能的影响

采用顶部籽晶法生长了La3+掺杂Pb(Lu1/2Nb1/2)O3(PLN)反铁电单晶,晶体组分简写为xLa-PLN(x=1;、3;、5;),并详细研究了La3+掺杂对PLN晶体储能性能的影响.通过ICP测试了不同配比晶体的实际掺杂比例,分别为0.3;、1.1;、2.9;.XRD显示该晶体体系为正交相钙钛矿结构,且存在两套超晶格衍射点阵,分别由A位铅离子反平行排列和B位离子有序排列导致.介电温谱给出了晶体的介电常数、介电损耗随温度和频率的变化规律,不存在弥散相变.变温电滞回线显示,该体系均表现出典型的双电滞回线特性,且随着La3+含量的增加,有效储能密度逐渐增大,最高储能密度达到5.1 J/cm3.这主要是由于La3+掺杂导致体系的容忍因子下降,从而增强了反铁电稳定性,最终提高了PLN体系的能量存储密度.     

Sr3NbGa3Si2O14和Sr3TaGa3Si2O14压电晶体的声表面波特性研究

本文编程计算了Sr3NbGa3Si2O14(SNGS)和Sr3TaGa3Si2P14(STGS)压电晶体的X,Y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数及能流角,与现有实验结果符合的很好.计算结果指出SNGS的(90°,90°,167.5°)、(0°,90°,0°)和(0°,0°,90°),STGS的(90°,90°,170°)和(0°,90°,0°)切型具有机电耦合系数大、能流角为零等优点,制作声表面器件可以优先考虑这些切型.     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3晶体三方相的压电性能研究

以坐标系二次旋转为理论基础研究了PMN-0.33PT晶体三方相的常用压电模量d15、d24、d31、d33、d36和机电耦合系数k15、k24、k31、k33、k36在三维空间的变化规律.通过MATLAB编程求得以上各系数关于坐标系旋转角度的函数表达式,绘制出了它们的三维空间分布图,并一一求得这些系数的最大值,以及与最大值相对应的旋转角.发现除d33和k33外,d31、d36、k31和k36也在空间变化显著.d31和k31旋转后的最大值比原坐标系下的数值分别扩大了15倍和6倍,对应的旋转角分别为(-4.5°/90°)、(22.5°/270°).d36 和k36在原坐标系下不存在,经旋转后的最大值可分别达到1340 pC/N 和0.73.该研究结果对PMN-0.33PT晶体在压电传感器、换能器中的应用具有重要的理论价值.     

(Ni1/3Nb2/3)1-xTixO2微波介质陶瓷的组织结构及微波介电性能

采用固相反应法制备金红石结构(Ni1/3Nb2/3)1-xTixO2 (NNTO)(0.3≤x≤0.5)微波介质陶瓷,通过XRD、SEM、网络分析仪和激光拉曼光谱研究了组分变化对NNTO陶瓷显微结构、晶体结构和介电性能的影响.研究结果表明,随着x值减小,NNTO陶瓷气孔率和平均孔径增大.Ni2+、Nb5+含量增大将导致钛氧八面体畸变程度增大,晶胞体积增大,振动键能增强.在两者影响因素的共同作用下,NNTO陶瓷介电常数减小,品质因数增大,谐振频率温度系数降低.当Ni、Nb的取代量的摩尔含量为0.3 mol时,经过1150℃,2h的烧结,所获得的NNTO陶瓷样品具有优异的微波介电性能:占r=69,Q×f=17431 GHz,τf=77 ppm/℃.     

稀土离子对0.6Ca0.6La0.267TiO3-0.4Ca(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷微观组织结构及微波介电性能的影响

采用固相合成方法制备钙钛矿结构的0.6Ca06La0.267TiO3-0.4Ca(Mg1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷,研究了La3+、Nd3+、Sm3+、Ce4+掺杂对0.6CLT-0.4CMN体系微观组织结构和介电性能的影响.研究结果表明:稀土离子的掺杂,在0.6CLT-0.4CMN体系优良介电性能基础上有积极的改善效果,不同程度稀土离子掺杂对该体系的晶粒尺寸、气孔率等微观组织结构也有不同的影响.La3+、Nd3+、Sm3+、Ce4+6掺杂完全固溶到0.6CLT-0.4CMN陶瓷相中,并没有改变陶瓷主晶相,但会在一定程度上发生晶面衍射峰偏移.适量掺杂Ln3可以有效促进0.6CLT-0.4CMN陶瓷的致密化,提高0.6CLT-0.4CMN体系陶瓷的微波介电性能.La3+、Nd3+、Sm3+、Ce4+掺杂可以有效提高Q ×f值,并在一定程度上降低谐振频率温度系数.其中,掺杂0.75mol; Nd3+的0.6CLT-0.4CMN体系微波介电性能最佳(εr=66.7,Q×f=13037 GHz,rf=22.59 ppm/℃)     

烧结温度和升温速率对Pb(Sb1/3Mn2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3压电陶瓷性能的影响

采用传统固相法制备了Pb(Sb1/3 Mn2/3)0.05Zr0.47Ti0.48 O3 (PMS-PZT)压电陶瓷.利用XRD、SEM和EDS等研究PMS-PZT陶瓷体系在烧结过程中形成的过渡液相和形成过渡液相温度(1100℃)附近的升温速率对陶瓷结构、压电和介电性能的影响.结果表明:不同烧结温度下,所有样品均为单一的钙钛矿四方相,过渡液相不会对相的结构有影响,但是当烧结温度较低时,过渡液相在烧结后期以玻璃相在晶界附近富集,对陶瓷的压电和介电性能有很大影响.随着烧结温度和升温速率的升高,PMS-PZT晶粒尺寸增大,晶粒均匀性和规则性得以改善,晶化质量得到提高;d33测试和阻抗分析测试结果表明PMS-PZT样品在1100℃附近以7 ℃·min-1升温速率并在1250℃烧结时具有最好的压电和介电性能:d33 =313 C/N,kp=0.59,Qm=1481,εr=1437,tanδ=0.53;.     

双核锌3D超分子配合物[ZnL(bpy)1/2(H2O)4]2的合成、结构和性质

利用水热方法得到了一种双核锌3D超分子配合物[ZnL(bpy)1/2(H2O)4]2(1)的单晶(H2L=4-(4-羟基-1-吡啶基)-1,2-苯二甲酸,bpy=4,4-联吡啶),并利用元素分析、IR谱、PXRD以及X-射线衍射分析的方法对其进行了结构表征.结构分析表明:该双核锌3D超分子配合物为三斜晶系,空间群为P1.其晶体是由双核分子通过分子间氢键构建而成的3D超分子结构,其双核分子中的Zn离子处于由五个氧原子和一个氮原子所形成的六配位八面体场,两个Zn离子被bpy配体侨联起来形成了双核分子,分子间氢键的存在使其延伸为3D超分子结构.     

Nb2O5掺杂对Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3陶瓷组织与性能的影响

采用固相烧结法制备Nb2O5掺杂的Pb(Mg1/3Nb2/3) O3-PbZrO3-PbTiO3+ 0.5mol; ZnO(PMN-PZT)压电陶瓷,研究了不同Nb2O5掺杂量对材料结构及压电介电性能的影响.实验结果表明,随着Nb2O5掺杂量的增加(0～1 mol;),PMN-PZT陶瓷的晶界强度提高,断裂模式由沿晶断裂逐渐转变为穿晶断裂,而且陶瓷的压电介电性能升高.当Nb2O5掺杂量为1mol;时,1250℃烧结的陶瓷样品性能参数为:d33=430 pC/N,Qm=60,kp=0.52,kt=0.38,εr=3620,tanδ=0.017.     

乙醇共沉淀法制备纳米Li[Ni1/3CO1/3Mn1/3]O2

采用乙醇共沉淀法制备纳米Li[ Ni1/3 Co1/3 Mn1/3] O2材料.采用XRD和SEM对合成材料进行了表征.结果表明:合成材料的粒径为纳米级,平均粒径可达60 nm,此种方法合成材料具有较好的层状结构和较低的阳离子混排程度.在2.8 ～4.3 V(vs Li/Li+)条件下进行充放电测试,结果表明材料具有较好的电化学性能,尤其在高倍率下(10 C),材料的放电性能可以达到大功率用电设备的要求.     

沿[001]c方向极化PZN-xPT单晶的声表面波性能

利用半波解法对三方相、四方相及准同型相界附近,沿[001]c方向极化(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3晶体的声表面波传播特性进行了对比研究.结果表明,位于准同型相界附近的0.92Pb(Zn1/3 Nb2/3)O3-0.08PbTiO3晶体的声表面波性能明显优于三方相0.955Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.045PbTiO3和四方相0.88Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.12PbTiO3晶体.具有复杂工程畴结构的0.92Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.08PbTiO3晶体声表面波机电耦合系数显著高于四方相晶体.同时0.92Pb(Zn1/3 Nb2/3)O3-0.08PbTiO3晶体具有相对较小的声表面波相速度和能流角.因此,该晶体适合制作机电性能优越的声表面波器件.     

沿c轴极化PZN-12;PT单晶中声表面波传播特性

利用室温下弛豫铁电单晶0.88Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.12PbTiO3(PZN-12; PT)的材料参数,计算了[001]c极化PZN-12; PT晶体中的声表面波传播特性.结果表明,PZN-12; PT单晶具有优于传统压电材料的声表面波特性,但略逊色于三方相PZN-PT晶体.不同切型PZN-12; PT单晶的声表面波特性不同.综合考虑晶体的三种声表面波特性,发现Y切型晶体的综合声表面波性能最好.PZN-12; PT单晶较高的居里温度可以扩展压电器件的工作温度范围.     

三元铁电单晶Pb(Yb1/2Nb1/2)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3生长及性能表征

采用高温助熔剂法首次成功生长出了Pb(Yb1/2Nb1/2) O3-Pb(Zn1/3Nb2/3) O3-PbTiO3 (PYZNT)三元铁电单晶,并对晶体组分、介电、铁电和压电性能进行了研究.结果表明,晶体为纯三方钙钛矿相,实际组分为0.68PYN-0.22PZN-0.1PT.分别对晶体的介电,铁电和压电性能进行研究.介电常数ε'和介电损耗tanδ对温度和频率表现出典型的弛豫行为.晶体的居里温度TC为80℃.由于反铁电体PYN含量较高,晶体具有非常大的矫顽场,在100kV/cm的外电场条件下极化还不能反转,因而无法得到饱和的电滞回线.在未极化条件下,测得晶体的压电常数d33为78 pC/N.     

Investigation on growth defects in Pb(Zn1/3Nb2/3)O3‐PbTiO3 crystals

Relaxor ferroelectric crystal (1‐x)Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃‐xPbTiO₃ (PZNT) with x=0.07 (PZNT93/7) has been grown by the vertical Bridgman method from the high temperature solution of PZNT‐PbO system. The growth defects, such as nucleation core, inclusions, boundaries and particles, were investigated by optical microscope and scanning electron microscope. Sub‐structures were found in the flux inclusions and the lack of ZnO component in PZNT crystals was attributed to the existence of ZnO particles in the inclusions. (© 2006 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Refractive index dispersion of relaxor ferroelectric 0.9Pb(Zn1/3Nb2/3)O3‐0.1PbTiO3 single crystal

The refractive indices of 0.9Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃‐0.1PbTiO₃ single crystal at different wavelengths have been measured by the minimum deviation method at room temperature, and their dispersion equations are obtained. The parameters connected to the energy band structure are obtained by fitting single‐oscillator dispersion equation. Despersion energies are found to take on covalent crystal values. (© 2009 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Domain structure and birefringence studies on a 0.91Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 ‐0.09PbTiO3 single crystal

Domain structure and phase transition sequence of 0.91PZN‐0.09PT single crystal, grown from high temperature solution, have been analysed using polarised light microscopy. The domain structure of (001)_cub cut single crystal exhibit co‐existence of rhombohedral and tetragonal phases. The sequence and phase transition temperatures have been determined from temperature dependence of birefringence. Birefringence measurements during heating and cooling reveal a first order nature of phase transition between rhombohedral (R3m) and tetragonal (P4mm). The birefringence was measured with accuracy of 10^‐3. However, dielectric measurement does not provide any evidence of R3m ‐ P4mm phase transition. It is shown that in‐situ analysis of domain structure and phase transition can be used as non‐destructive analytical tool for determination of local composition and phase transition sequence. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

An effective growth method to improve the homogeneity of relaxor ferroelectric single crystal Pb(In1/2Nb1/2)O3‐ Pb(Mg1/3Nb2/3)O3‐PbTiO3

Compositional segregation usually has negative effects on the growth of solid solution ferroelectric single crystals of Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃‐Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃‐PbTiO₃ (abbr. PIN‐PMN‐PT or PIMNT). A modified Bridgman method was adopted in this work to control the segregation and improve the compositional homogeneity significantly. The characteristic of this work is to use multiround growths and gradient composition raw materials in order to keep the PbTiO₃ concentration constant during the crystal growth. As an example, the two‐round growth of ternary PIN‐PMN‐PT single crystal is conducted in the same Pt crucible with gradient raw materials, where the first‐round boule was used as the seed crystal for the second‐round growth. Our results show that the as‐grown (Ф80 mm × 270 mm) PIN‐PMN‐PT crystals exhibit higher phase transition temperatures (T_c∼180 °C, T_r/t∼110 °C) and larger coercive field (E_c∼5–5.5 kV/cm), which are much better than the performances of Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃‐PbTiO₃ crystals, and similar dielectric and piezoelectric performances (ε∼5000, tanδ∼1.25%, d₃₃∼1500 pC/N, k_t∼60%). And about 85 percent of the crystal boule grown by the two‐round growth technique could maintain its compositions around the morphotropic phase boundary.     

液相外延生长Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3膜及生长机理研究

采用PbO作助溶剂,我们在钛酸锶(STO)衬底上用液相外延方法生长了一层具有特定取向的PZNT岛状外延膜,并通过引入c轴取向的PZT过渡层后,使原来的岛状三维生长转变为二维生长,显著改善了外延膜的质量,获得了几个微米厚、较完整的PZNT膜.实验证明:在氧化镁和铝酸镧(001)基片以及STO(110)/(111)衬底上,PZNT晶粒以自发形核为主,外延生长膜主要呈现岛状形貌;取STO(001)衬底,膜颗粒取向一致性好,并可获得完整的PZNT膜.