xPMnS-(1－x)PZN陶瓷的相变特性研究

研究了xPMnS-(1-x)PZN 四元系压电陶瓷的相变特征，分析了组成变化对材料相变特性的影响.结果表明，xPMnS-(1-x)PZN陶瓷具有弥散性相变特点，在相变过程中存在明显的介电热滞.电子结构计算结果表明，弥散相变的原因是由于不同B位原子与周围氧原子成键强度不同所致.当x值较大(或较小)时具有弛豫铁电体特征，相变弥散性较强；当组成位于x=0.4附近时具有正常-弛豫铁电体特征，相变的弥散性较弱. 关键词： xPMnS-(1－x)PZN 弥散相变 介电热滞     

铁电体中极化长程涨落的光子关联谱实验研究

从极化团簇的随机涨落出发, 利用维纳过程模型, 推导了铁电体中极化长程涨落的弛豫规律以及光强自相关函数所可能的表现形式. 阐述了微观极化团簇的弛豫过程与宏观测量弛豫规律之间的联系. 通过对原有氦氖激光光子关联谱实验装置进行改进, 观测了BaTiO₃和0.71Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.29PbTiO₃单晶中极化团簇长程涨落在居里点和立方到四方相变点附近的弛豫过程. 在BaTiO₃中发现极化团簇长程涨落在居里点之上4 K存在双弛豫现象, 此现象与其有序无序相变机理相联系. 在Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.29PbTiO₃中发现极化团簇长程涨落在相变点两侧都存在双弛豫现象. 利用推导的理论结果很好地拟合了实验结果并提取了极化团簇长程涨落的弛豫时间. 两种样品中极化团簇长程涨落的弛豫时间都在相变点出现突变, 并呈现临界慢化现象.     

关于铁电相变的一个唯象讨论

从不可逆过程热力学的角度研究了铁电相变中的不可逆性.一级铁电相变中的热滞及铁电体的多畴结构,可以在最小熵产生原理的基础上得到说明.并得出结论,热滞并不是一级铁电相变体系的内禀性质,体系表面的有限性与热滞是有关的. 关键词： 热滞 畴构型 不可逆性 最小熵产生     

钛酸铋系中与铁电性能有关的缺陷及其弛豫研究的进展

本文概括的介绍了近年来我们利用内耗和介电的方法研究铋系铁电材料的一些结果.钛酸铋系铁电体作为一种无铅材料在铁电存储中有着重要的应用,通过对其内部与氧空位有关的力学和电学弛豫行为的测量,并进一步通过对氧空位弛豫及关联行为的研究,揭示了钛酸铋系铁电材料中掺杂、微结构以及铁电性能之间内在的联系.这些结果从微观的角度阐述了影响铁电体剩余极化与铁电疲劳的因素,对于指导并优化现有铁电体的铁电性能有着重要的意义.此外,还报道了对铁电畴、相变等的研究结果,表明力学与介电方法是研究铁电性能及澄清机理的有效手段.     

等静压和温度诱导的PbLa(Zr,Sn,Ti)O3反铁电陶瓷相变和介电性能研究

研究了等静压和温度诱导掺镧La的Pb(Zr,Sn,Ti)O₃(PLZST)陶瓷材料的铁电反铁电相变、介电压力谱和介电温度谱,研究了温度对压致相变和介电压力谱的影响,结果发现温度使铁电反铁电相变压力降低,介电压力谱具有明显的扩散相变和频率弥散的特点;研究了等静压对介电温度谱的影响,结果表明等静压使铁电反铁电相变温度降低,反铁电顺电相变温度升高.这些现象有利于丰富和拓宽人们对温度和压力诱导的多组元弛豫型铁电体和弛豫型反铁电体扩散相变和弛豫行为的认识和理解. 关键词： 等静压和压致相变 铁电反铁电相变 介电压力谱 介电温度谱     

钛酸铋系中与铁电性能有关的缺陷及其弛豫研究的进展

本文概括的介绍了近年来我们利用内耗和介电的方法研究铋系铁电材料的一些结果。钛酸铋系铁电体作为一种无铅材料在铁电存储中有着重要的应用，通过对其内部与氧空位有关的力学和电学弛豫行为的测量，并进一步通过对氧空位弛豫及关联行为的研究，揭示了钛酸铋系铁电材料中掺杂、微结构以及铁电性能之间内在的联系。这些结果从微观的角度阐述了影响铁电体剩余极化与铁电疲劳的因素，对于指导并优化现有铁电体的铁电性能有着重要的意义。此外，还报道了对铁电畴、相变等的研究结果，表明力学与介电方法是研究铁电性能及澄清机理的有效手段。     

球形无规键无规场模型研究弛豫铁电体极化效应

基于球形无规键无规场模型和电场作用下弛豫铁电体微畴-宏畴机理,利用模糊畴界观点以及电场对极化的分数维效应,分析了电场对畴的作用机理.研究结果表明:电场对畴的诱导偶极子增量的极化效应导致了电滞回线的不饱和及相关的大的电致伸缩效应;而畴的偶极子增量耦合时结合能的变化对低电场的电滞回线略有影响,但基本不会改变高电场时的极化状态.初始微畴大小对电滞回线非常重要,细小的微畴会导致细长的电滞回线及电场与电致伸缩良好的线性关系.     

铁电体中偶极子的滞后对剩余极化的影响

铁电体的剩余极化强度随温度降低而下降的特性引起了人们对铁电体存储数据失效的担心.运用铁电体的唯象理论和偶极子对交变电场的响应,提出了在电滞回线测量中偶极子的滞后冷冻效应模型,对极化的低温退化现象做了合理解释:温度下降导致吉布斯自由能势垒增大,致使偶极子对交变电场的响应时间延长.引入响应的滞后因子发现,极化强度随温度降低会出现峰值,在低温下降直至为零,可用偶极子的滞后与冻结效应描述.详细研究结果表明:因材料组份变化导致热力学参量的变化是重要因素:铁电-顺电相变中软模系数的增大会导致剩余极化峰移向高温;铁电性的增强,温度极化系数的增大和耐压强度或饱和电场的增强均会抑制滞后效应,从而使低温滞后效应移向低温.运用导出的公式数值模拟Ba Ti O_3/Bi Sc O_3复合陶瓷剩余极化强度的实验结果发现,Bi Sc O3含量的增加,使居里温度略有减小,但导致了软模系数较大幅度的增加,其结果是使偶极子的滞后效应发生在较高的温度.软模系数与铁电体的极化特性、铁电性、介电性和力学性均密切相关.研究结论表明:在低温下铁电体的铁电性没有失效,偶极子的低温冻结效应更有利于铁电体长久地保存数据.     

等静压诱导的PbLa(Zr,Sn,Ti)O3陶瓷铁电-反铁电相变性能研究

 研究了等静压诱导掺镧La的Pb(Zr,Sn ,Ti)O₃（PLZST）陶瓷材料的铁电-反铁电相变和介电压谱,结果发现介电压谱具有明显的扩散相变和频率弥散的特点,这一现象有利于拓宽人们对压力诱导的多组元弛豫型铁电体的扩散相变行为的认识和理解。     

La调节Pb(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷的相变与电学性质

利用X射线衍射、弱场介电温度谱、强场极化强度研究了不同La含量(Pb1-xLa2x3)(Zr06Sn03Ti01)O3(000≤x≤012)(PLZSnT)陶瓷的相变与电学特性.实验发现,随La含量增大,室温下材料由铁电三方相(x=000)转变为反铁电四方相(003≤x≤009)和立方相(x=012).介电测试表明,La含量增大,反铁电→顺电相变温度降低,峰值介电常量减小.在x=006的PLZSnT三元相图中,反铁电四方相区扩大到Ti含量约为18at%,该系统反铁电陶瓷具有“窄、斜”型双电滞回线和“三电滞回线”;在高Zr、高Sn区,反铁电→顺电相变呈现弥散相变和介电频率色散特征,即反铁电极化弛豫现象.从ABO3钙钛矿结构的容忍因子(t)和反铁电相的结构特征出发,讨论了La对Pb(Zr,Sn,Ti)O3相变与电学性质的影响机理 关键词： 场诱相变 弛豫型反铁电体 介电性能 La调节Pb(Zr Sn Ti)O3     

用Weiss分子场理论对有外电场时铁电体系相变特征的研究

Weiss分子场理论(WMFT)对晶体中顺磁-铁磁和顺电-铁电相变特征的定量描述是相当成功的. 由于是平均场理论,又可作为初步分析结构无序体系和复杂组分体系相变行为的理论依据. 但是迄今为止,并没有对有外场时WMFT的相变特征进行详细研究. 而对铁电体系,仅仅对分子取向为两个状态时WMFT的相变特征进行了研究. 另外,虽然铁磁与铁电体系的WMFT描述极为相似,但是由于两种体系中微观磁化和极化的单元不同,导致相应的数学描述与结果也有所不同. 本文首先对外电场中分子取向包含任意状态的铁电体系的WMFT相变特征, 包括自发极化、内能和比热以及静态极化率随温度变化进行严格推导, 然后对相变特征随外电场的演变进行了研究.结果表明: 1)无外场时,体系发生二级顺电-铁电相变,且随状态数的增加,相变温度减小, 这是与铁磁体系不同的地方,同时单分子的平均极化强度减小,而内能、比热和极化率增大; 2)外场的存在,使得体系原有的二级相变转化为弥散相变,且外场越强,弥散温区越大. 上述结果对深入研究铁电体系的相变,特别是弥散相变无疑是有益的.     

Pb(Zr,Sn,Ti)O3反铁电陶瓷的低温相变扩散与极化弛豫

用弱场介电温谱、热释电流谱、强场电滞回线和变温X射线衍射谱研究了微量La掺杂Pb(Zr ,Sn ,Ti)O3(PZST)反铁电 (AFEt)陶瓷在 - 10 0— 180℃温区内的结构与电学特性 .弱场介电温谱显示 ,AFEt陶瓷在低温段(- 10 0— 5 0℃ )呈现介电频率弥散 (0 1— 10 0kHz)和扩散型相变的特征 ,而变温X射线衍射谱却表明材料在这一温区内保持四方相结构 ;低温下经强场作用后 ,AFEt被诱导为亚稳三方铁电态 ,介电频率弥散消失 .基于多元复杂化合物的组分起伏理论 ,讨论了PZSTAFEt陶瓷的相变扩散与极化弛豫新现象 .     

核壳结构对弛豫铁电体介电行为的影响

介电弥散和介电隔离率的温度非线性关系是弛豫铁电体的主要特征. 通过对掺杂成分以线性梯度递减的核壳结构进行热力学函数分析, 认为核壳结构能够在低温区保持较高的介电常数, 但不能导致介电隔离率与温度的非线性关系. 通过对不同浓度掺杂的铁电体扩散相变的比较, 认为掺杂浓度会影响晶粒掺杂成分的不均匀性, 在较宽的分布条件下会导致介电隔离率与温度的非线性关系. 因而在介电常数的峰值温度区域, 顺电相与铁电相的晶粒共存. 温度变化会影响两相比例及铁电畴的变化, 从而导致弛豫铁电体的介电弥散性. 核壳结构会增大介电弥散性. 铁电陶瓷的掺杂物种类、掺杂物浓度和烧结温度均会影响核壳结构的成分不均匀性和介电弥散性.     

弛豫铁电体材料的内耗研究

内耗测量被证明是研究弛豫铁电体中相变的有效方法之一.我们研究了弛豫铁电陶瓷 (1-x%)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x%PbTiO3 (PMNTx), (0＜x＜33)在低频(0.1 Hz至10Hz)和音频(1 kHz)的内耗.实验表明在铁电微畴的冻结温度出现了一个相变内耗峰和模量的软化,并且随作PbTiO3含量的增加相变逐渐增强,该相变与微畴冻结之间的关系还需作进一步的研究.同时我们还测量到了铁电纳米微畴的反转引起的力学响应,这与其介电响应结果是一致的.     

基于静态电滞回线的铁电电容模型

根据铁电体的特征电滞回线和微观结构特点，将构成铁电体的晶胞等效为偶极子. 通过分析偶极子在电场作用下的极化反转机理，运用统计物理学基本原理建立了新的铁电电容模型. 该模型不仅适用于饱和极化的情况，对非饱和、电滞回线不对称以及输入电压中途转向等各种情况也都适用. 模型数学表达简洁，易于结合到实际的电路仿真软件中去，仿真结果与试验结果符合非常好. 关键词： 铁电电容 建模 电滞回线 偶极子     

铁电材料与铁电物理的进展

自从1920年发现了酒石酸钾钠(罗息盐)的铁电性以来,迄今巳发现了超过一千种铁电体,其中一些已经对经济和技术的发展起到积极的作用[1].铁电体具有自发极化,而且在外加应力、电场(电磁波)或温度改变时,其自发极化大小也相应地变化,因此铁电体可以表现出具有力、声、光、热、电等交互响应的物理效应,从而成为高技术领域中制造多功能器件以及敏感元件的理想材料之一. 从铁电体研究的发展历程看,铁电体研究的特点有:(1)基础研究与固体物理发展密切相关.例如,铁电体相转变理论的研究正是从推广朗道的现代相变理论开始的,现今的重整化群理论也用来…     

嵌埋Ni颗粒的BaTiO_3/SrTiO_3薄膜的相变特性

采用高温X射线原位衍射和变温介电谱对SrTiO3基底上外延生长的BaTiO3(嵌埋Ni颗粒)薄膜进行了相变特性分析。从X射线衍射和介电谱的分析结果得出,BaTiO3的相变温度点转变为弥散的温度区间。在这个弥散的相变温度区间内,由于基底和薄膜之间的失配,以及嵌埋Ni颗粒的应力作用,薄膜的介电响应弥散剧烈,并偏离德拜弛豫。分析Cole-Cole图获知,BaTiO3薄膜在四方相转变为立方相的相变过程中同时存在几种极化机制,在高温状态下介电损耗随温度增大而增大。降温过程中,薄膜没有立即恢复四方相,可能是基底和Ni颗粒的共同作用影响了相变弛豫。     

Si掺杂HfO_2薄膜的铁电和反铁电性质

通过改变Si掺杂量制备出了具有显著铁电和反铁电特征的HfO2纳米薄膜,对其电滞回线、电容-电压和漏电流-电压特性以及物相温度稳定性进行了对比研究.反铁电薄膜的介电系数大于铁电薄膜,在电场加载和减载过程中发生的可逆反铁电-铁电相变导致了双电滞回线的出现,在室温至185℃的测试温度范围内未出现反铁电→顺电相变.在电流-电压特性测量时观察到的负微分电阻效应归因于极化弛豫等慢响应机理的贡献.     

钛酸钡基施主掺杂弛豫铁电体介电弥散的唯象分析

弛豫铁电体铁电相变的介电弛豫性涉及外来离子掺杂或原有离子的有序排列, 需要深入理解和有效统一的表征. 针对高浓度施主掺杂在晶粒中产生金属离子缺位, 降低居里温度并引起钛酸钡基铁电材料扩散相变的现象, 分析了高斯型的杂质分布、居里温度分布和金属离子缺位分布的等效对应关系, 得出了在介电常数峰值温区金属离子缺位浓度随温度降低而作用增大的结论, 认为金属离子缺位引起的单极电荷在电场作用下的跳跃运动有可能引起介电弥散和介电损耗. 提出了用‘弛豫度’表征铁电弛豫程度.     

Pd掺杂对NiTi合金马氏体相变和热滞影响的第一性原理研究

一定浓度的Pd掺杂能够有效地提高Ni Ti合金的相变温度,并且降低热滞.为了解其作用机理,采用第一性原理计算方法,对不同Pd掺杂浓度下Ni Ti合金(Ni24-n Pd n Ti24,n=2,3,4,5,6,9,12;掺杂浓度分别为4.2 at.%,6.3 at.%,8.4 at.%,10.4 at.%,12.5 at.%,18.8 at.%,25 at.%)的相稳定性和结构特性进行计算讨论.马氏体相变温度可以通过奥氏体与马氏体两相能量差值进行分析,且能量差越大相变温度越高;相变过程中两相晶格常数之比越接近于1则热滞越接近于0.计算结果表明:当掺杂浓度小于10.4 at.%时,B19′是最稳定的马氏体相,体心四方(BCT)结构与B19′相的能量差随掺杂浓度的增加略有下降;当掺杂浓度大于等于10.4 at.%时,B19相是最稳定的马氏体相,BCT与B19的能量差随着掺杂浓度增加显著升高.这意味着在掺杂浓度大于等于10.4 at.%时相变温度随掺杂浓度的增加而显著增加.用几何模型分析了马氏体相变的热滞,结果表明掺杂浓度为10.4 at.%时B2到B19相的相变过程热滞最小,与实验结果一致.