等静压下0.75Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0.25PbTiO3陶瓷的介电性能研究

研究了等静压对0.75Pb（Mg_1/3Nb_2/3）O₃-0.25PbTiO₃（PMN-25PT）陶瓷介电温谱的影响,PMN-25PT剩余极化随等静压变化和等静压压致相变.结果表明,随着压力增加,PMN-25PT的介电峰值温度T_m降低,/+{dT_m}/-{dP}≈-4℃/kbar,极化弛豫增强;剩余极化随压力增加连续减小;介电常数对压力的依赖关系与对温度场的依赖相似,压力诱导PMN-25PT发生弛豫铁电—顺电相变,相变为宽化的渐变过程,频率色散和极化弛豫更加强烈和普遍. 关键词： 铌镁酸铅-钛酸铅 等静压 介电弛豫 压致相变     

铌镁酸铅-钛酸铅铁电阴极电子发射特性

研究了铌镁酸铅-钛酸铅铁电材料的铁电、介电性能对阴极发射阈值电压的影响, 以及铁电阴极发射电流与激励脉冲电压和抽取电压之间的关系, 并分析了其发射机理. 结果表明, 室温介电常数高、极化强度变化量大的弛豫铁电体0.9Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.1PbTiO₃具有较小的发射阈值电压; 铁电阴极电子发射与快极化反转和等离子体的形成有关; 由极化反转所致电子发射的自发射电流随激励脉冲电压的增大呈幂律增长关系, 其发射电流开始于激励脉冲电压的下降沿; 在抽取电压较大时, 发射电流随抽取电压的增大呈线性增长关系, 说明大电流主要取决于抽取电压; 其发射电流开始于激励脉冲电压的上升沿, 与“三介点”处的场增强效应和等离子体的形成有关; 当抽取电压为2500 V 时, 得到的发射电流幅值为210 A, 相应的电流密度为447 A/cm².     

铁电磁体Pb(Fe1/2Nb1/2)O3的磁电性能研究

对铁电磁体Pb(Fe_1/2Nb_1/2)O₃单晶样品中的 介电和磁性能进行了研究. 认为在其反铁磁相变点观察到的介电常数和损耗的异常来自于自发极化序和自旋序的相互作用 引起的磁电耦合. 磁矩与温度的关系曲线在Nel点以下的低温段呈上升趋势，测得的磁滞 回线证明有弱铁磁性出现. 对铁电磁体磁电相互作用的Monte Carlo模拟得到与实验类似的 结果. 关键词： 铁电磁体 1/2Nb_1/2)O₃')" href="#">Pb(Fe_1/2Nb_1/2)O₃ 磁电耦合 Monte Carlo模拟     

铁电单晶0.62Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.38PbTiO3折射率的研究

用最小偏向角法在20℃下精确测量了0.62Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O_{3< /sub>-0.38PbTiO3( 0.62PMN-0.38PT)单晶的折射率，给出了该温度下折射率色散的Sellmeier方程.研究了能带 结构与折射率的关系，计算了样品的Sellmeier光学系数：对no，E0=5.50eV,λ0=0.2 26μm，Ｓ０=1.004×10¹⁴m^-2，Ed=28.1 0eV；对ne，Ｅ0=5.57eV,λ 0=0.223μm，S0=1.017×10¹⁴m^-2，Ed=28.10eV.A BO3型钙钛矿材料中，BO6八面体基元决定了晶体的能带结构，对折 射率产生重要影响. 关键词： PMNT单晶 折射率 Sellmeier光学系数}     

0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3单晶/环氧树脂1-3型复合材料的压电性能研究

模拟了0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.3PbTiO₃(PMN-0.3PT)单晶1-3型压电复合材料的性能与单晶体积分数的关系,得出性能最优时压电相的体积分数为64%, 在这一体积分数下,采用切割-填充法,并使用了不同类型的环氧树脂填充制备复合材料.系统地研究了聚合物相对复合材料性能的影响,研究表明,减小聚合物相的刚度系数c和密度ρ有利于提高复合材料的性能,且聚合物相与压电相的结合强度对性能的影响非常明显,制备的PMN-0.3 PT单晶1-3型复合材料的厚度伸缩机电耦合系数k_t高达90.1%,压电系数d₃₃大于1000pC/N,机械品质因数Q_m为10.39,声阻抗Z也大大降低,性能明显优于传统的Pb(Zr_xTi_1-x)O₃(PZT)陶瓷及其1-3复合材料,在压电换能器和传感器中显示出广阔的前景. 关键词： PMN-PT单晶 压电复合材料 压电相 聚合物相     

用正电子湮没研究钙钛矿结构压电陶瓷中的点缺陷

用正电子湮没寿命谱技术对有意掺杂的或被杂质替代的钙钛矿结构压电陶瓷中的点缺陷进行了研究.掺杂了La³⁺的PbTiO₃，掺杂了Sr²⁺，Cd²⁺和La³⁺的Pb(Mg_1/3Nb_2/3)_0.375Ti_0.375Zr_0.25O₃，掺杂了Ca²⁺的BaT 关键词：     

化学溶液法制备的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3薄膜的光学性能

用化学溶液方法在宝石衬底及有LaNiO₃缓冲层的Pt/TiO₂/SiO₂/Si衬底上制备了92%Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-8%PbTiO₃(PMNT)薄膜，X射线衍射测试结果表明：在有LaNiO₃缓冲层的Pt/TiO₂/SiO₂/Si衬底上制备的PMNT薄膜几乎是纯钙钛矿相，且薄膜 关键词： PMNT薄膜 光学性能 化学溶液法     

用于铁电体复杂畴结构模拟的布朗方程

铁电材料在室温下具有可以在外加电场作用下改变方向的自发极化,不同方向的极化在材料内部形成畴结构,会对其物理特性和实际应用具有显著影响.本文将最初用于微磁模拟的布朗方程引入铁电材料的大尺度模拟中,研究其中可能出现的重要畴结构.在以有效哈密顿量方法为基础推导出铁电材料中关于电偶极子的布朗方程后,以BaTiO₃,PbTiO₃块体和SrTiO₃/PbTiO₃/SrTiO₃夹心结构等钙钛矿铁电材料为研究对象,验证了布朗方程的有效性并讨论了其中的多种畴结构,如周期性条带状畴、涡旋型拓扑畴结构等,并与相关实验结果进行了对比分析.     

铁电磁体Pb(Fe1/2Nb1/2)O3相变特征

借助与示差扫描量热法、磁化率测量、电子自旋共振、铁电与介电性质测量及电子衍射系统地研究了Pb(Fe_1/2Nb_1/2)O₃(PFN)的电、磁性质和相变特征．结果表明发生在380K附近的顺电－铁电转变和发生在145K附近的顺磁 反铁磁转变分别为一级相变和二级相变或弱一级相变．在室温下,PFN的剩余极化与矫顽场分别为11.5μC/cm²和3.04kV/cm.介电测量表明PFN的顺电-铁电相变为弥散型相变．其弥散指数为1.62.电子衍射表明Fe³⁺与Nb⁵⁺离子在B位置上是无序分布的,正是这种与无序分布相关联的成分涨落导致铁电相变的弥散性. 关键词：     

密度泛函理论研究MgnOn(n=2—8)团簇的结构和电子性质

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对Mg_nO_n(n=2—8)团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和电子性质进行了计算.结果表明,当n=2,3时,团簇的最低能量结构是平面结构;当n≥4时, 团簇的最低能量结构可以看成是由Mg₂O₂和Mg₃O₃单元组成的三维结构.O—Mg—O的钝角和较多的电荷转移对团簇的稳定性 关键词： nO_n团簇')" href="#">Mg_nO_n团簇 几何结构 电子性质     

Composition Dependence of Electrocaloric Effect in (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 Single Crystals

Composition dependence of electrocaloric effect is investigated in (1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O_3-xPbTiO₃ single crystals by using an eighth-order Landau—Devonshire theory. The applied electric field along [001] direction reduces the ferroelectric-ferroelectric phase transition temperatures, but increases the Curie temperatures. The electrocaloric coefficients of tetragonal phase are much larger than that of rhombohedral and monoclinic phase. A negative electrocaloric effect is observed near the M_C-T phase transition in 0.69 Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.31 PbTiO₃ single crystal. The application of a strong enough electric field results in a high adiabatic temperature change over a broad range of temperature. Therefore, it would be useful to construct a solid state cooling cycle over a broad temperature range for practical applications.     

CaTiO3基微波介质陶瓷的频率温度稳定性

通过对克劳修斯-莫索蒂方程的近似, 分析了钙钛矿结构微波介质陶瓷频率温度系数 (τ_f) 的主要影响因素, 发现改变材料介电响应中离子位移极化和电子位移极化的比例, 可调节频率温度系数的正负与大小. 通过电子结构计算和容忍因子分析, 预测引入(Zn_1/3Nb_2/3)⁴⁺对具有正温度系数 的CaTiO₃进行B位取代将提高材料电子极化响应比例, 调节τ_f由正变负. 采用偏铌酸盐为前驱体, 通过固相反应法合成了Ca[(Zn_1/3Nb_2/3)_xTi_(1-x)]O₃钙钛矿结构陶瓷, 并对其进行结构分析和性能测试, 实验结果与理论分析一致, 获得了具有近零频率温度系数的Ca[(Zn_1/3Nb_2/3)_0.7Ti_0.3]O₃介质陶瓷材料. 关键词： B位复合钙钛矿陶瓷 谐振频率温度稳定性 极化机理 6八面体倾斜')" href="#">BO₆八面体倾斜     

基于磁电耦合效应的基本电路元件和非易失性存储器

磁电耦合效应是指磁场控制电极化或者电场控制磁性的物理现象,它们为开发新型电子器件提供了额外的物理状态自由度,具有巨大的应用潜力.磁电耦合系数作为磁电耦合材料的重要参量,体现了材料磁化和电极化的耦合性能,其随外加物理场的变化可以表现出非线性回滞行为,具备作为非易失存储的物理状态特征.本文讨论了基于磁电耦合效应如何建立起电荷-磁通之间的直接关联,继而实现了第四种基本电路元件并构建了完整的电路元件关系图.在此基础上,研究了多铁性异质结中的非线性磁电耦合效应,并利用其独特的电荷-磁通关联特性,开发了基于磁电耦合系数的电写-磁读型非易失性信息存储、逻辑计算与类神经突触记忆等一系列新型信息功能器件.     

Orientation-dependent ferroelectricity of strained PbTiO3 films

PbTiO₃ is a simple but very important ferroelectric oxide that has been extensively studied and widely used in various technological applications. However, most previous studies and applications were based on the bulk material or the conventional [001]-orientated films. There are few studies on PbTiO₃ films grown along other crystalline axes. In this study, a first-principles calculation was performed to compute the polarization of PbTiO₃ films strained by SrTiO₃ and LaAlO₃ substrates. Our results show that the polarization of PbTiO₃ films strongly depends on the growth orientation as well as the monoclinic angles. Further, it is suggested that the ferroelectricity of PbTiO₃ mainly depends on the tetragonality of the lattice, instead of the simple strain.     

Prediction of flexoelectricity in BaTiO3 using molecular dynamics simulations

Flexoelectric effect, referring to the strain gradient induced polarization, widely exists in dielectric materials, but its molecular dynamics has not been studied so much so far. In this work, the radial distribution function of BaTiO₃ and the phase transition temperatures have been investigated, and the results show that the core-shell potential model is effective and the structure of BaTiO₃ is stable in a temperature range of 10 K-150 K. Molecular dynamics simulated hysteresis loops of BaTiO₃ show that anisotropy can play an important role in the coercive field. Based on the rational simulation process, the effects of cantilever beam bent angle and fixed length on the polarization are analyzed. It is found that the small bent angle of the curved cantilever beam can give a proportional relationship with a fixed end length and a non-linear relationship is presented when the bent angle is much larger. The prediction of flexoelectric coefficient in BaTiO₃ is 18.5 nC/m. This work provides a computational framework for the study of flexoelectric effect by using molecular dynamics.     

脉冲激光沉积法制备高温压电薄膜0.20 BiInO$lt;sub$gt;3$lt;/sub$gt;-0.80PbTiO$lt;sub$gt;3$lt;/sub$gt;$lt;strong$gt;$lt;font color="#ff0000"$gt;$lt;font color="#ff0000"$gt;（已撤稿）$lt;/font$gt;$lt;/font$gt;$lt;/strong$gt;

采用脉冲激光沉积法制备了0.20BiInO₃-0.80PbTiO₃（20BI-PT）高温压电薄膜,并与0.15BiInO₃-0.85PbTiO₃（15BI-PT）样品进行了比较研究. X射线衍射谱显示,20BI-PT样品100峰出现了明显的劈裂,显示样品具有更高的四方对称性. FESEM图显示,20BI-PT样品中出现了部分111取向的三角形晶粒. 20BI-PT样品的铁电剩余极化（P_r）为～28 μC/cm²,矫顽场（E_c）为～120 kV/cm,相较15BI-PT样品,P_r略有增加,但同时E_c也有增加. 20BI-PT样品的横向压电系数（e_31,f）约为–4.7±0.6 C/m²,和15BI-PT相比几乎一样. 介电温度谱显示,20BI-PT 样品的居里温度比15BI-PT增加了约30 ℃,达590 ℃,且介电峰没有明显的频率依赖性. Rayleigh分析显示,20BI-PT样品中内在本征因素及可翻转畴对介电非线性的贡献和15BI-PT基本相同,但是外在因素的贡献没有15BI-PT的贡献大,这可能和20BI-PT样品中晶粒111相对取向率较高有关. 关键词： 薄膜 脉冲激光沉积 铁电 压电     

高压退火对0.65PMN-0.35PT薄膜结构、形貌及电学性能的影响

利用射频磁控溅射技术在LaNiO₃/SiO₂/Si(100)基底上制备了厚 度约为250 nm的0.65PMN-0.35PT(PMN-PT)薄膜. 研究高压氧氛围退火方式对PMN-PT薄膜晶体结构、形貌以及电学性能的影响. 经过XRD测试发现,在高压氧气氛围中, 温度为400℃下退火后的PMN-PT薄膜具有纯的钙钛矿相结构, 具有完全的(100)择优取向, 且衍射峰尖锐, 表明经过高压退火后的薄膜结晶极为充分. SEM表面形貌测试结果显示, 经高压退火处理的PMN-PT薄膜表面呈现出棒状或泡状的形貌. 铁电性能测试表明: 氧气氛围压强4 MPa, 退火时间4h的PMN-PT薄膜样品具有较好的铁电性能, 其剩余极化强度P_r达到10.544 μC/cm², 且电滞回线形状较好, 但漏电流较大, 这可能是由于其微结构所导致.同时介电测试发现: PMN-PT薄膜样品具有极好的介电性能, 其在1 kHz下测试的介电常数ε_r达到913, 介电损耗tgδ 较小, 仅为0.065. 关键词： 射频磁控溅射 高压退火 0.65PMN-0.35PT 介电     

镁对方解石相变压力和拉曼光谱影响的实验研究

为研究镁对方解石在高压条件下的相变行为和拉曼振动光谱的影响,探索碳酸盐在地球深部的存在形式和物理化学性质,结合金刚石压腔和激光拉曼光谱,对具有不同镁含量的方解石开展高压实验研究。实验选取天然无色透明冰洲石、淡黄色半透明方解石脉和白色大理石作为研究对象,利用ICP-AES测定冰洲石和方解石脉的成分为CaCO₃;大理石中Mg/(Mg+Ca)摩尔比为0.03,其成分可简化为(Mg_0.03Ca_0.97)CO₃。每种方解石样品挑选两粒大小约为50~100×50×20 μm的颗粒放入金刚石压腔,并在不同压力下进行相变过程观察和激光拉曼光谱测量。实验结果显示,常压下冰洲石和方解石脉样品的T₁,T₂,ν₄和ν₁拉曼振动频率分别为156.82,283.55,713.86和1 088.19 cm-1,大理石样品的拉曼振动频率为158.15,284.76,715.07和1 089.20 cm-1,表明方解石中含有3 mol%的MgCO₃时会造成方解石的拉曼振动频率整体升高1 cm-1以上。但是该变化幅度在不同压力下没有显著差别,表明镁对方解石的拉曼振动频率随压力的变化速率(∂ν/∂p)没有明显影响。冰洲石和方解石脉样品在1.5 GPa压力附近转变为方解石-Ⅱ,并在2.0 GPa进一步变为方解石-Ⅲ或Ⅲb;相比之下含有3 mol%的MgCO₃的大理石则是在2.4和3.7 GPa时才转变为方解石-Ⅱ和方解石-Ⅲ。假设镁对方解石相变压力的影响是线性的,即方解石向方解石-Ⅱ和方解石-Ⅲ/Ⅲb的相变压力随MgCO₃含量的增加以0.30和0.57 GPa·mol%-1的速率升高,当MgCO₃含量达到50 mol%时,方解石向方解石-Ⅱ和方解石-Ⅲ/Ⅲb的相变压力将分别为16.5和30.5 GPa,这与白云石向白云石-Ⅱ和白云石-Ⅲ的相变压力吻合。结合前人关于方解石中MnCO₃含量对矿物相变压力和拉曼光谱影响的研究结果,发现当方解石中部分Ca2+被具有不同半径和质量的离子(如Mg2+,Mn2+等)替代以后,阳离子与CO2-₃之间以及CO2-₃内部C-O化学键长度和强度都会发生改变,从而引起矿物结构稳定性以及拉曼振动频率的明显变化;并且两种阳离子之间半径差别越大,该影响效果越明显。因此,在研究高温高压条件下方解石的相变行为和拉曼光谱时,矿物中Mg和Mn等杂质元素对矿物结构稳定性和拉曼振动频率的影响是必须考虑的关键因素之一。     

无铅四方相钙钛矿短周期超晶格压电效应机理研究

超晶格压电行为与内部正离子之间的内在联系尚缺乏相关的研究.本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了三种无铅四方相钙钛矿铁电超晶格(BaTiO_3/SrTiO_3,KNbO_3/KTaO_3和BaTiO_3/KNbO_3)中A,B位正离子对整体的极化和压电贡献.通过计算超晶格不同轴向应变条件下原子结构和Born有效电荷,获得了超晶格和各个正离子的极化值和压电系数.结果表明,在轴向压缩应变条件下(-0.15—0 A),无铅超晶格中的正离子位移D(A)和D(B)受到抑制,在拉应变时位移才显著增大,因此极化和压电行为不明显.在轴向拉伸应变作用下(0—0.15 A),无铅超晶格中各原子的极化贡献显著增大,特别是B位原子Ti,Nb和Ta的极化贡献使得总的极化强度也显著提高,并当拉应变达到一定值,超晶格才会出现明显的压电行为.无铅超晶格的极化和压电行为主要由B位正离子贡献.