(Pb0.85Sm0.10)(Ti0.98Mn0.02)O3压电陶瓷超高各向异性机电耦合性能的X射线衍射研究

本文用X射线衍射技术研究了具有典型超高各向异性机电耦合性能的Sm改性PbTiO₃压电陶瓷。通过引入面网取向密度指数ρ_(hkl)和建立90°电畴转向畴壁平移模型,就改性PbTiO₃陶瓷圆片经不同电压极化后材料内部电畴结构变化作了定量的分析与讨论。结果表明,在改性PbTiO₃陶瓷结构中,90°畴壁空间取向分布具有高度的择优性;极化处理使材料中90°电畴壁显著平移,但其取向分布变化甚少;材料的纵向机电耦合系数K_t与(002)面网取向密度指数增量△ρ₍₀₀₂₎具有基本平行的电场依赖关系。 关键词：     

钙钛矿结构中的简谐子软模

利用复合空间型方法,在自由边界条件下解出了钙钛矿结构有限尺寸晶体的简谐振动方程.计算结果给出了收敛的简谐子谱分布,并发现了许多简谐子软模.用这些软模花样说明了钛酸钡晶体冷却时发生具有a畴和c畴结构的铁电相变.理论表明铁电相变过程涉及屏蔽电荷的激发及其在界面的缓慢扩散,以最后得出各个电畴内部的均匀自发极化 关键词： 晶格动力学 简谐子 软模 钛酸钡     

PT/PZT/PT铁电薄膜的铁电畴和畴壁

用sol-gel法制备出了具有良好铁电性、纯钙钛矿结构的PbTiO₃/Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃/PbTiO₃(PT/PZT/PT)新型夹心结构铁电薄膜.用扫描力显微镜(SFM)的压电响应模式获得了薄膜铁电畴的垂直于膜平面方向(OPP)、膜平面内(IPP)及OPP的相位和幅度图像，结合理论分析指出薄膜的电畴主要由c畴和偏离垂直于膜平面方向上的c畴构成，薄膜取向的复杂性导致了复杂的畴结构.对于［111］取向的薄膜，当偏离垂直于膜平面方向上的c畴在垂直膜平面方向和面内方向都相反时构成180°的畴壁，在垂直膜平面方向上相同、面内方向相反或由垂直膜平面方向上相反、面内方向相同时构成90°畴壁. 关键词： 铁电薄膜 PT/PZT/PT 电畴和畴壁 扫描力显微镜(SFM)     

铁电薄膜探测器PbZrTiO3的红外光电响应实验研究

掺杂的铁电薄膜PbZrTiO₃与以高温超导体YBa₂Cu₃O₇为基底组成红外薄膜探测器.具有自极化性质，并可在室温下操作使用.研究了此种薄膜探测器的结构极化性质，测量了它的红外光电压、光电流与黑体辐射源温度、探测器样品温度及斩波频率之间的关系. 关键词：     

探索基于人工超晶格LaFeO3-YMnO3和自然超晶格n-LaFeO3-Bi4Ti3O12薄膜多铁性

基于纳米尺寸下复合铁电材料和反铁磁性材料是一个探索多铁性材料有效的方法. 利用激光脉冲沉积制备出LaFeO₃-YMnO₃人工超晶格和掺入不同层LaFeO₃, BiFeO₃的Bi₄Ti₃O₁₂的外延薄膜. 通过系统的X射线衍射、透射电子显微术、扫描透射电子显微术下的能量损失谱表征证明这些样品具有原子尺寸上清晰的界面和完整的层状结构. 磁性测试证明这些材料具有亚铁磁性. 特别是在0.5和1.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂中的亚铁磁性甚至能保持到室温. 就铁电性而言, 铁电性测试显示出LaFeO₃-YMnO₃和插入BiFeO₃的Bi₄Ti₃O₁₂样品中存在较大的漏电流, 而在0.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂样品中存在铁电性. 因此在0.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂中能够实现亚铁磁和铁电共存. 其次发现当掺入多层的钙钛矿(3层SrTiO₃或2.5层LaFeO₃)后, Bi₄Ti₃O₁₂ 的层状结构将出现结构失稳现象. 这些工作对于利用纳米复合开发新颖多铁性提供一些实例.     

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.     

外加电场法制备LiNbO3周期畴的反转电流特性研究

采用外加电场法制备了LiNbO₃单晶周期畴结构. 在对不同尺寸周期畴的反转电流进行比较研究的基础上,提出了一种确定反转畴成核时间和纵向贯穿速率的方法. 根据这一方法,得到在电场强度为25.1kV/mm,脉冲宽度为50 ms的脉冲方波作用下,LiNbO₃单晶反转畴的成核时间约为80ns,纵向贯穿速率约为0.1667m/s. 关键词： 3单晶周期极化')" href="#">LiNbO₃单晶周期极化 反转电流 反转畴成核时间 反转畴纵向贯穿速率     

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     

GaAs/SrTiO3外延半导体单晶薄膜带间跃迁研究

报道了在钙钛矿型结构的SrTiO₃衬底上用分子束外延方法生长闪锌矿型结构的GaAs半导体单晶薄膜.应用光调制反射光谱和光荧光方法 ,研究了GaAs半导体薄膜的带间跃迁,并与通常的GaAs体材料特性进行了对比研究.结果表明,在钙钛矿型结构SrTiO₃衬底上生长的GaAs单晶薄膜具有与单晶体材料相似的禁带与光学特性,在带间跃迁的弛豫上,外延薄膜相对体材料大了约5倍. 关键词：     

微结构对Eu掺杂Bi4Ti3O12铁电薄膜铁电性能的影响

采用金属有机物分解法在Pt/Ti/Si(111)基底上制备了退火温度分别为600℃,650℃,700℃的Bi_3.15Eu_0.85Ti₃O₁₂(BET)铁电薄膜,并对其结构及铁电性能进行了测试,再使用扫描探针显微镜对BET薄膜的电畴翻转进行了实时观测.BET薄膜c畴发生180°畴变的最小电压为+6V,而r畴由于其高四方性,即使极化电压增至+12V也不会发生翻转.薄膜的铁电性主要源于c畴的极化,随着退火温度的升高,c畴的区域面积增加,BET薄膜的剩余极化强度随之增大.退火温度为700℃的BET薄膜剩余极化强度达到84μC/cm². 关键词： 铁电薄膜 电畴翻转 扫描探针显微镜     

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     

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.     

外加电场对铁电薄膜相变的影响

采用热力学非线性理论,研究了外加电场对立方基底Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃(PZT)铁电薄膜相变的影响.通过数值计算,得到了"失配应变-外加电场"相图,及外加电场与极化强度的关系.当外加电场达到186 kV/cm时,能使生长在SrTiO₃ 基底上PZT铁电薄膜从单斜r相转变为c相.在实验上,采用扫描探针显微镜通过对PZT薄膜施加不同的极化电场来研究了它的电畴翻转.从得到的压电响应相图可以看出,绝大多数的电畴是清晰可 关键词： 铁电薄膜 相变 扫描探针显微镜 失配应变     

脉冲激光淀积BaTiO3薄膜的介电与铁电特性

用脉冲激光淀积方法在SrTiO₃衬底上制备了BaTiO₃/YBa₂Cu₃O_7-δ（铁电/超导）双层膜，X射线分析表明BaTiO₃薄膜是高度c取向的．对BaTiO₃薄膜的介电和铁电性能进行了实验研究．观察到铁电薄膜特有的电滞线和蝶型C-V曲线，薄膜呈现出较好的铁电性，在铁电随机存储等领域有重要的应用前景 关键词：     

Si，Ge，Zr和Sn掺杂SrTiO3的电子结构和光催化性能第一性原理研究

使用QUANTUM ESPRESSO(QE)软件包实现的密度泛函理论研究了Si, Ge, Zr和Sn掺杂SrTiO₃的结构,电子结构和光催化性能.使用广义梯度近似(GGA)获得SrTiO₃的晶格常数与先前的实验数据非常一致.同时,获得了SrTi_0.875X_0.125O₃(X=Si, Ge, Zr, Sn)四种掺杂体系的晶格常数. SrTiO₃和SrTi_0.875X_0.125O₃(X=Si, Ge, Zr, Sn)四种掺杂的带隙值分别1.853 eV、1.849 eV、1.916 eV、1.895 eV和1.925 eV.在研究五种SrTiO₃体系的光催化性能时,采用剪刀算符对五种SrTiO₃体系的带隙值进行修正.计算本征SrTiO₃和SrTi_0.875X_0.125O₃     

相场模拟应变调控PbZr_((1–x))Ti_xO_3薄膜微观畴结构和宏观铁电性能

外延生长铁电薄膜中基底失配应变能够调控微观铁电畴结构和宏观铁电性能.本文选择了三种相结构(四方相、四方和菱方混合相、菱方相) PbZr_((1–x))Ti_xO_3 (x=0.8, 0.48, 0.2)铁电薄膜,利用相场模拟研究了在不同基底失配应变(esub)作用下,三种成分铁电薄膜中微观畴结构的演化以及宏观极化-电场回线.随着应变从–1.0%变化到1.0%,三种相结构铁电薄膜的矫顽场、饱和极化值以及剩余极化值全都降低,其中PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3薄膜的饱和极化值和剩余极化值比另外两种薄膜降低更快.模拟结果表明拉应变能提高铁电薄膜储能效率,其中准同型相界处应变提升储能效率最快.本工作揭示了应变对PbZr_((1–x))Ti_xO_3铁电薄膜中畴结构、电滞回线以及储能等方面的影响,为铁电功能薄膜材料的实验设计提供了理论基础.     

周期极化LiNbO3晶体中电极布置对反转畴扩张的影响

利用外加电场极化的方法,分别研究了三种不同方式布置的极化电极对C向切割LiNbO_{3< /sub>晶体极化反转畴扩张的影响.实验结果表明在相同极化条件下，当极化电极长度方向与六边 形反转畴一对边呈90°和0°角时，极化扩张速度分别为0.089μm/ms和0.011μm/ms.实验结果揭示，为了有效地控制极化占空比，在制备一维准相位匹配LiNbO3晶体时应 避免极化电极与六边形反转畴壁中一对边呈90°的情况. 关键词： 周期极化 极化扩张 准相位匹配}     

PNZST:AlN复合陶瓷局域应力场增强热释电性能机理

通过两步固相反应烧结法制备了(1-x)Pb_0.99Nb_0.02[(Zr_0.57Sn_0.43)_0.94Ti_0.06]_0.98O₃:xAlN ((1-x)PNZST:xAlN,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4))复合陶瓷,系统研究了复合陶瓷晶体结构、微观形貌、畴结构演变以及铁电、介电和热释电性能等.实验结果表明:基于两相之间热膨胀系数失配产生的局域应力场有效调控了畴结构组态和相结构演变,在室温附近构建了铁电/反铁电相界,继而在温度场作用下表现出优异的热释电性能;当x=0.1时,在近人体温度37℃时其热释电系数p达到最大值3.30×10^-3 C/(m²·K),电流响应优值F_i=3.16×10^-9 m/V,电压响应优值F_v=0.613 m²/C,探测率优值F_d=4...     

掺镁铌酸锂亚微米结构畴反转的研究

研究了掺镁铌酸锂(MgO：LiNbO₃)的极化特性及其畴壁运动的性质,通过调节多个脉冲外加电场来控制畴壁的运动,在背向反转效应作用下,反转畴发生劈裂,制备出均匀的掺镁铌酸锂亚微米周期畴结构,并分析探讨了掺镁铌酸锂亚微米结构的成因及其反转机理. 关键词： 亚微米畴结构 掺镁铌酸锂 背向反转     

La0.5Sr0.5CoO3薄膜的外延生长及其机理研究

利用脉冲激光制膜法,在多种衬底和温度条件下,系统研究了La_0.5Sr_0.5CoO₃(LSCO)薄膜的结构和外延生长特性,在LaAlO₃,SrTiO₃和MgO衬底上实现了LSCO薄膜的外延生长.外延生长的薄膜具有低的电阻率和金属性导电特征.研究表明,外延生长的最佳温度范围为700—800℃,最佳衬底为LaAlO₃.并着重探讨了衬底材料和淀积温度等多种因素对LSCO薄膜的生长与性 关键词：