反铁电陶瓷的强电子发射特性研究

采用掺镧锆锡钛酸铅反铁电陶瓷作为阴极材料,研究了脉冲电压激励下陶瓷的电子发射特性.当激励电压为800V、抽取电压为0V时,得到1.27A/cm²的发射电流密度;当抽取电压增加到4kV时,获得1700A/cm²的发射电流密度.分析了发射电流随抽取电压的变化关系,讨论了反铁电陶瓷强电子发射的内在机理.结果表明：掺镧锆锡钛酸铅反铁电陶瓷能够在较低的激励电压(400V)下实现电子发射,发射电流远大于按照Child-Langmuir定律计算出的电流,三接点附近局域反铁电—铁电相变产生初始电子发射,初始电子电离中性粒子形成等离子体,增强了电子发射. 关键词： 铁电阴极 反铁电体 电子发射     

掺镧锆锡钛酸铅陶瓷极化强度变化量对电子发射电流强度的影响

铁电阴极因其优异的电子发射性能在高功率微波管的电子束源、平板显示技术以及宇航推进器等领域 有着广阔应用前景而日益受到人们的重视.大量研究表明,铁电阴极电子发射性能受阴极材料性能的影响. 在激励电场作用下,铁电阴极材料会产生表面非屏蔽电荷而引起极化强度的变化, 这表明铁电阴极电子发射性能可能与阴极材料的极化强度变化量存在着某种关系. 为研究阴极材料极化强度变化量对铁电阴极电子发射性能的影响,以掺镧锆锡钛酸铅铁电和反铁电陶瓷样品 作为阴极材料,通过正半周电滞回线测试得到阴极材料在不同电场强度下的极化强度变化量, 测量得到电子发射电流强度随激励电场的变化曲线,并分析了电子发射电流强度与极化强度变化量的关系. 结果表明,两种样品电子发射电流强度与极化强度变化量正相关.     

无铅铁电陶瓷电子发射性能

 铁电阴极材料，作为一种新型的功能材料，以其高的发射电流密度等优点而受到重视。鉴于目前研究的铁电阴极材料多局限于锆钛酸铅等含铅材料，作者采用无铅铁电陶瓷Na₁/2Bi_1/2TiO₃-BaTiO₃(BNBT)，进行了电子发射实验，获得发射电流密度达20A/cm²。初步实验结果表明，与锆钛酸铅相比，钛酸铋钠发射电流密度略低但性能稳定性较好。作为无铅铁电阴极，BNBT仍然具有良好的研究开发价值。     

铁电阴极材料压电系数在电子发射过程中的实验规律

 作为一种新型功能材料，铁电阴极材料的研究日益受人们重视。对铁电材料进行电子发射试验时，偶然观测到材料压电系数随着电子发射次数的增多，其数值大小渐次先由高降低至零，然后又开始反向增大并逐渐稳定于某一绝对值,该绝对值略小于预极化初始值，而在这变化过程中，材料的电子发射电流密度基本恒定。对此进行重复验证以及系统考察发现，压电系数的这种变化规律，为铁电材料电子发射时所普遍遵循，这为铁电电子发射的机理研究探索又提供了一种新的实验现象。     

碳化硅纳米线的电子发射特性

以聚碳硅烷为原料,通过1 200 ℃高温裂解工艺制备了碳化硅纳米线,并采用碳化硅纳米线作为高功率微波源用阴极材料,进行了电子发射实验。结果表明：与天鹅绒阴极材料相比,碳化硅纳米线具有更高的电子发射电流密度,在115 kV外加激励脉冲高压下,电子发射密度为23.7 kA/cm2,而天鹅绒材料为14.0 kA/cm2,并具有更好的电子发射品质及更长的使用寿命。因此碳化硅纳米线作为高功率微波源用阴极,具有很好的应用潜力。     

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.     

强电流铁电阴极电性能参数与发射结果的关系研究

在实验结果的基础上,从理论上阐述了材料的电滞回线、介电常数、压电常数等性能对电流发射性能的明显影响,并通过材料的掺杂改性提高材料的性能参数,从而达到了提高发射电流密度的目的。     

强电流铁电阴极电性能参数与发射结果的关系研究

 在实验结果的基础上,从理论上阐述了材料的电滞回线、介电常数、压电常数等性能对电流发射性能的明显影响,并通过材料的掺杂改性提高材料的性能参数,从而达到了提高发射电流密度的目的。     

常见场致发射阴极材料的发射特性

利用三阴极加速器平台,对不锈钢、黄铜、铝、天鹅绒和石墨等几种常见场致发射材料的电流发射能力、相对启动延迟时间及其抖动进行了实验研究。实验结果表明：在二极管电压近似恒定时,不锈钢阴极启动时间延迟抖动小于8 ns,天鹅绒阴极及石墨阴极启动时间延迟抖动小于4 ns;且材料在阴极频繁工作时启动时间加快;常见金属材料中不锈钢阴极的综合性能较好;非金属材料中,天鹅绒阴极的发射能力最强,且发射延迟时间最短,但考虑到天鹅绒材料严重的出气问题,非金属材料中以石墨阴极的性能为优。     

碳纳米管阴极的强流脉冲发射性能研究

采用丝网印刷和涂敷方法制备了两种碳纳米管阴极，并研究了两种阴极的强流脉冲发射特性，表征了阴极表面碳纳米管的形貌及分布.研究结果表明在脉冲宽度为100 ns、电压为1.64×10⁶ V的脉冲电场下，涂敷法制备阴极的场发射电流最高达5.11 kA，最高发射电流密度达260 A/cm².丝网印刷法制备阴极的场发射稳定性优于涂敷法制备阴极，但其发射电流低.阴极表面发射体的形貌与分布影响了阴极的脉冲发射性能.碳纳米管阴极的脉冲发射机理为爆炸电子发射.碳纳米管阴极可以作为强 关键词： 碳纳米管 阴极 脉冲发射 强电流     

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     

Evolution of electric response of Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3 and Pb0.99[(Zr0.90Sn0.10)0.96Ti0.04]0.98Nb0.02O3 ferroelectric ceramics under shock wave compression

The objective of this work is to investigate the dependence of the electric behavior on shock pressure in Pb_0.99(Zr_0.95Ti_0.05)_0.98Nb_0.02O₃ (PZT 95/5-2Nb) and Pb_0.99[(Zr_0.90Sn_0.10)_0.96Ti_0.04]_0.98Nb_0.02O₃ (PZST) ferroelectric ceramics under shock wave compression. PZT 95/5-2Nb and PZST ceramics were subjected to high dynamic pressure generated by plate impacts. The output currents were measured under the short-circuit condition in the pressure range from 0.23 to 4.50 GPa. The evolution of the electric response exhibits three distinct regions: (1) Below the critical phase transition pressure (σ_C), alternate negative and positive piezoelectric currents are observed and the corresponding piezoelectric constant is e ₃₁. (2) Above σ_C and below the complete phase transition pressure (σ_H), released charge increases with increasing shock pressure, illustrating the transition of ferroelectric to antiferroelectric phase. (3) Above σ_H, the output current is insensitive to the shock pressure. A similar evolutionary process is also observed in hydrostatic and uniaxial stress experiments.     

直流偏压对压力诱导反铁电陶瓷去极化性能的影响

采用掺铌的锆钛锡酸铅（PNZST）反铁电陶瓷作为研究对象,研究了不同的直流电场作用下,等静压力诱导极化态反铁电陶瓷发生去极化过程（同时发生铁电/反铁电相变）的规律.当极化态样品两端电场强度为6 kV/cm时,去极化压力为128.8 MPa;当极化态样品两端电场强度为-6 kV/cm时,去极化压力为74.2 MPa.在与极化电场方向相反的外加电场作用下极化态样品具有较小的去极化压力.讨论了外加直流电场影响极化态反铁电陶瓷去极化压力的内在机理.得到了不同外置电场下的去极化压力,并绘制了该材料的外加直流电场（< 关键词： 去极化 反铁电体 相变     

(Pb0.97La0.02)(Zr0.65Sn0.35-xTix)O3反铁电陶瓷的热膨胀性质

在-100～200℃温度范围内，测量了(Pb0．97La0．02)(Zr0．65Sn0．35-xTix)O3(PZST，0．1≤x≤0．14)反铁电陶瓷的热膨胀性质．实验结果表明，组分在0．1≤x≤0．12的试样室温下为反铁电(AFE1)四方相，热膨胀系数(α)在低温段发生“弯曲”，而变温x射线衍射谱(XRD)显示材料保持四方相结构；当Ti含量在0．125≤x≤0．14时，室温下是铁电三方相(FER)，温度升高时FER→AEE1相变体积收缩，AEE1→立方顺电(PEc)相变体积增大；变温XRD谱证明了材料相结构随温度的转变过程．用多元复杂化合物存在纳米线度组分非均匀的观点解释了热膨胀性质随Ti含量演化的物理机理，并得到了该系统的温度-Ti(x)含量相图．     

La诱导(Pb(1-3x/2)Lax)(Zr0.5Sn0.3Ti0.2)O3反铁电介电弛豫研究

采用标准电子陶瓷工艺制备了(Pb_(1-3x/2)La_x)(Zr_0.5Sn_0.3Ti_0.2)O₃(PLZST,0.00≤x≤0.18)反铁电陶瓷,利用X射线衍射、不同频率下弱场介电温谱、强场下的极化强度-电场(P-E)测试研究了材料相结构和电学性能.实验结果发现,随La含量x增大,室温下材料由铁电三方相(关键词： 反铁电陶瓷 介电频率色散 相变弥散 介电弛豫     

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 .