钙钛石结构Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3的高温高压合成

1961年Bokov和Mylnikova以PbO作助熔剂,从溶体中长出钙钛石结构的Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3晶体,且具有铁电性。然而,用一般常压固相反应方法,却得不到钙钛石结构的Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3,而只能得到烧绿石结构的Pb_2Nb_2O_7,其固相反应式为 3PbO ZnO Nb_2O_5→Pb_2Nb_2O_7 PbO ZnO。这可能是因为Zn—O间的共价键较强,Zn易于保持为4配位结构。 钙钛石结构为高密度相,ABO_3型钙钛石化合物中B原子配位数为6。高压有利于形成高密度相,使配位数增加。因此,Matsuo等人试图用高压固相反应方法,制备钙钛石结构的Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3 。他们在15—25千巴,600—1100℃进行固相反应,结果得到在     

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3/CoFe_2O_4复合薄膜电学、磁学性能的研究

利用射频磁控溅射技术在LaNiO_3/SiO_2/Si基底上制备了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3/CoFe_2O_4和Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb TiO_3/Co Fe_2O_4/Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3两种复合薄膜.我们采取了三种退火条件对复合薄膜进行退火处理,研究两种复合薄膜的晶体结构、电学和磁学性能.通过对两种复合薄膜的结构的分析,发现两步法退火后得到复合薄膜同时存在纯钙钛矿相和尖晶石相两种结构.铁电性能测试表明,两种复合薄膜均具有较好的铁电性能,其中三层复合薄膜的剩余极化强度Pr最大可以达到14.9μC/cm2,这要归因于多层复合薄膜内部的应力-应变效应和界面耦合效应.在电场强度为80 k V/cm的漏电流密度数量级仅10-5A/cm2,其导电机制在高电场区满足Schottky机制.介频性能测试表明:复合薄膜的介频特性较差,双层复合薄膜的介电性能较好,其介电常数εr为1078,其介电损耗tgδ较大,约为0.43.此外,对复合薄膜的磁滞回线测试表明:两种复合薄膜中均存在磁学性能,且双层结构复合薄膜的铁磁性能较大,其饱和磁化强度Ms为119 emu/cm3,剩余磁化强度Mr达到31.6 emu/cm3,矫顽场Hc为1360 Oe.以上测试结果表明,铁电有序和磁有序可以存在于钙钛矿-尖晶石结构当中,通过多层复合和合适退火方式可以增强其铁电和介电性能.     

基于PbMg_(1/3)Nb_(2/3)O_3-PbTiO_3压电单晶的磁电复合薄膜材料研究进展

电子信息技术的迅速发展对磁电功能器件的微型化、智能化、多功能化以及灵敏度、可靠性、低功耗等都提出了更高的需求,传统的块体磁电功能材料已日渐不能满足上述需求,而层状磁电复合薄膜材料同时具有铁电性、铁磁性和磁电耦合等多种特性,因此能满足上述需求且有望应用于新一代磁电功能器件.层状磁电复合材料不仅具有非常丰富的物理现象和效应,而且在弱磁探测器、多态存储器、电写磁读存储器、电场可调低功耗滤波器、移相器、天线等微波器件中也具有广阔的应用前景,因而受到材料科学家和物理学家广泛的关注和研究.在层状磁电复合材料中,功能薄膜/铁电单晶异质结因其制备简单、结构设计和材料选择灵活以及电场调控方便和有效,最近十余年引起了越来越多的研究人员的兴趣.目前,以具有优异铁电和压电性能的(1-x)PbMg_(1/3)Nb_(2/3)O_3-PbTiO_3(PMN-PT)单晶作为衬底,构建功能薄膜/PMN-PT异质结已成为国内外多铁性复合薄膜材料研究领域的重要方向之一.相比于其他国家,我国科学家无论在发表的文章数量还是在文章被引用次数方面都处于领先地位,表明我国在功能薄膜/PMN-PT单晶异质结方面的研究卓有成效.迄今为止,研究人员已构建了锰氧化合物/PMN-PT、铁氧体/PMN-PT、铁磁金属/PMN-PT、稀磁半导体/PMN-PT、发光材料/PMN-PT、二维材料/PMN-PT、多层薄膜/PMN-PT、超导薄膜/PMN-PT等多种类型的异质结,在理论研究和实验方面都取得了丰富的研究成果.本文对基于PMN-PT压电单晶的磁电复合薄膜材料的研究进展进行了总结:简要介绍了与功能薄膜/PMN-PT异质结相关的研究论文发表现状;介绍了PMN-PT单晶在准同型相界附近的相图和应变特性;按照功能薄膜材料所属的体系对异质结进行了分类,并选取部分代表性的研究成果,介绍了材料的磁电性能和内涵的物理机制;最后就目前有待解决的问题和未来可能的应用方向进行了总结和展望.     

布里渊散射决定0.67Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.33PbTiO_3单晶的弹性、压电和介电常数(英文)

我们报道了用高分辨布里渊散射,确定0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3单晶中的弹性、压电和介电常数.所有的实验数据都是在一块沿[001]方向的极化的单晶样品上获得的。我们实验中得到的这些常数的数值和以往超声共振技术获得的数值相似。我们还研究了压缩模和剪切模在(010)和(001)平面内的方向依赖性。TA1和TA2模式的强度对散射角度有很强列依赖性。在散射角度为45°~65°内,一个新的峰出现在~18 GHz附近。它可能与晶体中的微观不均匀性或者局域微结构相关。     

Nb_3AI、Nb_3 (AlGe)、V_4 (HfZr)临界电流密度的上限

本文根据实验数据,用磁通线阵范性切变的钉扎理论计算了Nb_3Al、Nb_3(Al,Ge)、V_4(Hf,Zr)等高场超导体的临界电流密度(J_c)的上限,并把它们和其它高场超导体作了比较.结果表明,在直到约26T的高场范围内,Nb_3Al的J_c上限最大,大约在26T到38T的极高场范围内,Nb_3(Al,Ge)的J_c上限最大.因而在上述磁场范围内,Nb_3Al和Nb_3(Al,Ge)是最有发展潜力的高场超导体.     

铁电晶体Pb_xBa_(1-x)Nb_2O_6和掺Li,Na的Pb_xBa_(1-x)Nb_2O_6的结构和电弹张量的测定

用提拉法从熔体中生长出Pb_(0.37)Ba_(0.63)Nb_2O_6和Pb_(0.30)Ba_(0.533)Na_(0.306)Li_(0.028)Nb_2O_6 两种铁电单晶。用X射线衍射方法分析了两种单晶的结构,结果表明,室温时两种晶体都属于四方晶系点群4mm。测定晶格参数得PBN晶体的a=12.493A和c=3.98A;掺Li,Na的PBN晶体的a=12.493A和c=3.970A。测定了两种晶体全部各52个电弹张量的分量,结果表明PBN晶体具有优良的压电性,其中压电系数d_15=108×10~(-12)C/N。这种晶体很有希望用作与厚度切变模式有关的压电换能器材料。掺Li,Na的PBN晶体的介电常数显著降低,而铁电居里点有明显的提高。     

0.7Pb(Mg1/3 Nb2/3)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(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-0.3PT)单晶1-3型压电复合材料的性能与单品体积分数的关系,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k1高达90.1%,压电系数d33大于1000 pC/N,机械品质因数Qm为10.39,声阻抗Z也大大降低,性能明显优于传统的Pb(Zrx,Ti1-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.     

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     

铁电单晶(K_xNa_(1-x))_(0.4)(Sr_yBa_(1-y))_(0.8)Nb_2O_6的光学性质和线性电光效应

本文介绍铁电单晶(K_xNa_(1-x))_(0.4)(Sr_yBa_(1-y))_(0.8)Nb_2O_6的光学性质和线性电光效应的测量。实验结果表明,这种晶体具有较大的光学双折射,透光范围由4000A到5.6μm。晶体具有低的线性电光调制的半波电压,其电光调制价值指数n_0~3·γ_c高达730×10~(-12)m/V,而激光损伤阈值为600MW/cm~2(4 pps),表明该晶体可作为较大功率激光调制使用的材料。     

非化学计量和掺杂对(Na_(1/2)Bi_(1/2))_(0.92)Ba_(0.08)TiO_3陶瓷电性能的影响

研究了非化学计量和掺杂对无铅压电陶瓷 (Na1 2 Bi1 2 ) 0 .92 Ba0 .0 8TiO3的压电性能及去极化温度的影响 .研究发现A位非化学计量可以提高陶瓷的压电性能 ;B位掺杂对材料电学性能的影响规律类似于Pb(Ti,Zr)O3系压电陶瓷的相关规律 ;由于非化学计量和掺杂会影响到A位离子对B位离子与氧离子形成的BO6 八面体的耦合作用 ,影响到畴的稳定性 ,从而影响到 (Na1 2 Bi1 2 ) 0 .92 Ba0 .0 8TiO3陶瓷的去极化温度 ;所研究的陶瓷样品的去极化温度越低 ,压电系数越高 .     

弛豫型铁电单晶0.67Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.33PbTiO_3的拉曼散射研究

本文采用拉曼散射技术在温度从374到-196℃的范围内,研究了弛豫型铁电单晶0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3(PMNT)。观察了在不同温度下拉曼光谱的变化,经分析这些变化反映了该晶体经历了两个相变:第一个相变温度发生在120℃,从顺电立方相到铁电四方相的相变,780 cm-1处模式在VH偏振下的改变标志了这一相变;第二个相变温度发生在34℃,是从铁电四方相到铁电三方相的相变,软模的出现代表了这一相变。     

用连续化学气相沉积法制取Nb_3Ge的研究

本文报道了用快速多层沉积的CVD方法连续制备Nb_3Ge超导带的初步研究结果.用H_2还原气态的NbCI_4和GeCI_2,在带速为15—23m/hr·的加热基体(Hastelloy B)上沉积出Nb_3Ge.已制出带宽2.5mm、沉积层每边厚5μm、A15 Nb_3Ge含量占大部份的样品,其T_c(起始)达到21.0K,T_c(中点)为19.0K,在4.2K和4T场强下,I_c和J_c(Nb_3Ge)分别为115A和4.6×10~5A/cm~2.对改进连续CVD法制备实用化Nb_3Ge带的某些工艺问题进行了讨论.     

Structure instability-induced high dielectric properties in[001]-oriented 0.68Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3–0.33PbTiO_3 crystals

The structure evolution and origin of ultrahigh dielectric properties have been investigated in the low temperature range from 300 K to 5 K for [001]-oriented 0.68 Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3–0.33PbTiO_3(PMN–33 PT) crystal. The experimental results reveal that a short-range ordered monoclinic MAis the dominant phase at ambient temperature. As the temperature drops below 270 K, the MAtransforms into monoclinic MC, and the MCremains stable until 5 K. Although no phase transition occurs from 5 K to 245 K, polar nanoregions(PNRs) display visible changes. The instability of PNRs is suggested as responsible for the low temperature relaxation. The ultrahigh dielectric constant at room temperature is associated with the instability of local structure and phase transition. Our research provides an insight into the design of high-performance ferroelectric materials.     

Pb(Sc_(1/2)Nb_(1/2))O_3中有序-无序转变和铁电相变的Raman光谱研究

采用wolframite前驱物法制备了Pb(Sc1/2Nb1/2)O3陶瓷。通过调节陶瓷烧结工艺,获得了三种具有不同B位离子有序度的PSN陶瓷。测量了三种陶瓷样品在室温至160°C范围内的Raman光谱随温度变化。结果表明,随着温度的升高,三种不同B位有序度的陶瓷样品中,Raman光谱中位于530 cm-1的F2g模的峰位和半峰宽分别在100°C,85°C和80°C发生了突变,表明陶瓷分别在100°C,85°C和80°C三个温度点发生了铁电-顺电相变。上述结论得到了介电温度谱测量数据的支持。     

密度泛函理论研究Nb_2Ge_n(n=1～4)团簇

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/Lan L2DZ水平上对Nb_2Ge_n(n=1~4)团簇进行了系统的理论研究,得到Nb_2Ge_n(n=1~4)团簇的最低能结构的几何构型和电子性质.优化结果表明:Nb_2Ge_n(n=1~4)团簇最低能结构的自旋多重度均为单重态.团簇最低能结构的电子态与团簇的大小有关.当n为奇数时,团簇的电子态为~1A~1,n为偶数时电子态为1A.通过对计算平均束缚能和分裂能发现:Nb_2Ge_n(n=1~4)团簇中热力学稳定性最强的是Nb_2Ge_2团簇;最弱的是Nb_2Ge_4团簇.自然电荷分布的结果说明Nb_2Ge_n(n=1~4)团簇中当n=1-2时,电子转移正常,而当n=3-4时出现电荷反转现象.同时还研究了HOMOLUMO能隙、磁性和红外光谱.     

用Nb_3(Al_(0.75)Ge_(0.25))粉末制备超导线材的研究

提出并研究了将A-15超导化合物粉末置于铜管内拉丝制备超导线材的方法.直径为0.3mm含有Nb_3(Al_(0.75)Ge_(0.25))粉末的线材样品在7T(4.2k)的磁场中,全电流密度达到6.7×10_(4)A/cm_2,T_c=18.3k,并具有良好的韧性.这种方法对成份为A_3B在相图上稳定的和经适当快冷时亚稳定的一些A-15超导化合物都是适用的.     

The Electric-Field Controllable Non-Volatile 35° Rotation of Magnetic Easy Axis in Magnetoelectric CoFeB/(001)-Cut Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-25%PbTiO_3 Heterostructure

Using in situ electric-field-modulated anisotropic magnetoresistance measurement,a large reversible and nonvolatile in-plane rotation of magnetic easy axis of ~35° between the positive and negative electrical poling states is demonstrated in Co_(40)Fe_(40)B_(20)/(001)-cut Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.25PbTiO_3(PMN-PT).The specific magnetoelectric coupling mechanism therein is experimentaiiy verified to be related to the synchronous in-plane strain rotation induced by 109° ferroelastic domain switching in the(001)-cut PMN-PT substrate.     

富Sn法制备多芯Nb_(3)Sn超导复合线的研究

采用Nb管和富Sn的铜锡合金之间的内扩散法制备了33和55芯的多芯Nb_3 Sn超导复合线.研究了Nb_3Sn反应扩散热处理(600—850℃,1—250hr)和添加元素In对Nb_3Sn反应扩散层的厚度、晶粒大小和超导性能的影响.结果表明:阶梯升温扩散热处理有利于晶粒细化,添加元素In提高了Nb_3Sn反应扩散层平均生长速率与Nb_3Sn晶粒长大速率之比值.55芯Nb_3(SnIn)复合线全电流密度J_c(4.2K,6T)约为7.3×10~4 Acm~(-2)     

改性的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-PbZrO3陶瓷及其在超声实时显像线阵的应用

Ph(Mg_(1/3)Nb_(2/3)_(0.380)Ti_(0.360)Zr_(0.260)O_3中的Pb为6％mol的Ba所置换的晶片,比置换量为5％mol的Ba,有更优良的压电性和均匀性,其K_t=0.503,K_p=0.658,N_t=2050KC·mm,tgδ=2.5×10~(-3),ρ=7.8g/cm~3,ε_(33)~T/ε_0=3188,用3％molBa和3％molSr复合置换Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))_0.380Ti_(0.360)Zr_(0.260)O_3的Pb时仍保持纯Ba置换的良好均匀性和压电性,其K_t=0.504,K_p=0.660,N_t=2060KC·mm,thδ=2.5×10~(-3),ρ=7.8g/cm~3,ε_(33)~T/ε_0=3356.它们良好的压电性和均匀性合乎制作超声实时显像线阵晶片的要求.在线阵晶片中重现这些优良性能的工艺条件是现实的,因而得到实际应用.     

CuO added Pb_(0.92)Sr_(0.06)Ba_(0.02)(Mg_(1/3)Nb_(2/3))_(0.25)(Ti_(0.53)Zr_(0.47))_(0.75)O_3 ceramics sintered with Ag electrodes at 900℃ for multilayer piezoelectric actuator

CuO added Pb_(0.92)Sr_(0.06)Ba_(0.02)(Mg_(1/3)Nb_(2/3))_(0.25)(Ti_(0.53)Zr_(0.47))_(0.75)O_3 ceramics were studied to prepare high-quality multilayer piezoelectric actuators with pure Ag electrodes at 900℃. Cu O addition not only reduced the sintering temperature significantly from 1260℃ to 900℃ but also improved the ceramic density to 7.742 g/cm~3. The 0.7 wt.% Cu O added ceramic sintered at 900℃ shows the remnant polarization(P_r) of 40 μC/cm~2, 0.28% strain at 40 kV/cm, and the piezoelectric coefficient(d_(33)) of 630 pC/N. This ceramic shows a strong relaxor characteristic with a Curie temperature of 200℃. Furthermore, the 0.7 wt.% CuO added ceramic and pure Ag electrodes were co-fired at 900℃ to prepare a high-quality multilayer piezoelectric actuator with a d_(33) of over 450 pC/N per ceramic layer.