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.     

PbLa(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷在脉冲电场下的极化与相变行为

在实际应用中,反铁电陶瓷常处于快速变化的脉冲电场下,而传统电滞回线测量时所施加的电场变化速率较慢,并不能真实反映反铁电陶瓷实际应用时的极化和相变行为.本研究建立了反铁电陶瓷脉冲电滞回线测试平台,研究了Pb_(0.94)La_(0.04)[(Zr_(0.52)Sn_(0.48))_(0.84)Ti_(0.16)]O_3反铁电陶瓷在微秒级脉冲电场下的极化和相变行为.研究结果表明,反铁电陶瓷在微秒级脉冲电场下可以发生相变,但其极化强度降低,正向相变电场变高,反向相变电场变低,从而导致其储能特性发生了显著的变化.因此,低频电滞回线并不能真实反映反铁电陶瓷在脉冲电场下的性能,脉冲电滞回线对其应用具有更重要的参考价值.     

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     

外延铁电薄膜相变温度的尺寸效应

考虑外延钙钛矿型铁电薄膜内的等效应力、表面晶格变化和表面电荷引起的退极化效应等机电耦合边界条件,利用铁电薄膜系统的动态金茨堡-朗道方程(DGL),系统分析和讨论了外延铁电薄膜相变温度与临界相变厚度的尺寸效应.结果表明,铁电薄膜相变温度与临界相变厚度完全依赖于各种与薄膜厚度相关的力电耦合边界条件.也给出了BaTiO₃外延铁电薄膜相变温度在各种边界条件下随厚度的变化,从结果看出,本文的分析与结论更符合实验数据. 关键词： 尺寸效应 外延铁电薄膜 相变温度 力电耦合边界     

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     

钙钛矿反铁电氧化物的研究进展

反铁电材料,因其电场诱导的反铁电–铁电相变行为,而在当代电子技术中有着潜在的应用价值。然而,自然界中存在的反铁电材料是相当稀缺的,人们对它的认识与理解有限,其亚晶格极化、有序结构、局域结构及其对性能的影响依然是目前学术争辩的热点话题。为应对全球日益剧增的大气污染状况和人类健康所面临的潜在威胁,"环境友好"的无铅材料已然成为近些年来全球科学家与工程师们关注的焦点。本文介绍了"反铁电"的概念、定义、结构与电学性质特点以及反铁电体的应用。综述了自1951年"反铁电"概念被提出以来,人们在钙钛矿结构中陆续发现的反铁电氧化物及其晶体结构和电学性质的研究进展,从晶格动力学角度对钙钛矿氧化物反铁电性起源问题做了评论。期望通过微观结构设计的角度为无铅反铁电材料的开发提供新的思路。     

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     

反铁电相变陶瓷低频发射换能器

在具有高阶形式的广义压电方程基础上,讨论掺镧改性锆锡钛酸铅PbLa(Zr,Sn,Ti)O3(PLZST)反铁电相变陶瓷的非线性机电耦合问题,得到类似传统线性压电方程的近似线性电致伸缩方程,给出了一种解决非线性反铁电相变陶瓷换能器电声转换问题的分析方法,即在直流偏置状态下对PLZST反铁电相变陶瓷的材料参数进行近似线性等效化处理进而分析换能器的电声转换问题.在此基础上,研制了水中谐振频率1.1 kHz新型反铁电相变陶瓷低频弯张换能器.湖上试验结果表明,与同结构同尺寸压电陶瓷弯张换能器相比,目前反铁电换能器样品的发射电压响应约高3dB,声源级高出9dB,并验证了本文所提出的分析非线性反铁电相变陶瓷换能器方法的正确性.     

(PbBa)(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电/弛豫型铁电相界陶瓷的相变与介电、热释电性质

通过对(Pb087Ba01La002)(Zr06TixSn04-x)O3(004≤x≤020)固溶体的介电和偏压热释电性质的研究发现,当Ti含量004≤x≤007时,材料是反铁电四方相,而当009≤x≤020时,材料向弛豫型铁电体转化.在温度Ti含量相图中,x=009附近形成了反铁电铁电顺电三相共存点(Ttr).该点的相变温度最底;对于004≤x≤007的反铁电四方相,低温下呈现介电弛豫特征,并可被外电场诱导为亚稳铁电态,温度升高时,亚稳铁电→反铁电相变,反铁电→顺电相变引起两个热释电流峰,偏置电场下峰位和峰强均发生移动,在温度电场相图中也形成了铁电反铁电顺电三相点.从复杂化合物纳米相分离的观点和晶格动力学出发,讨论了相变与电学性能随Ti含量(x)和外电场(E)变化的物理机理. 关键词： 反铁电/弛豫型铁电相界 介电性能 偏压热释电性质 铁电-反铁电-顺电三相点     

柔性无机铁电薄膜的制备及其应用

无机铁电薄膜材料有着优异的电、光特性,被广泛应用于介电、信息存储、压电、光电等领域.然而,基于单晶刚性基底和高温、含氧的合成环境的传统制备工艺,大大限制了其在柔性电子器件中的应用.实现无机铁电薄膜材料的柔性化可以将这些材料的性能优势进一步应用到可穿戴电子器件中,是下一代可穿戴电子器件领域的重要发展方向.本文综述了无机钙钛矿结构铁电薄膜的柔性化制备工艺,包括直接在柔性基底上生长和将铁电薄膜从刚性基底上剥离、转印到柔性基底两类.并介绍了柔性无机铁电薄膜的应用,对其研究现状及未来发展进行了总结与展望.     

铁电材料中的极性拓扑结构

调控磁性材料中的自旋拓扑结构(流量闭合型、涡旋、半子(meron)、斯格明子(skyrmion)等自旋组态)可以改进材料的磁性和电磁性能,因而引起了学术界的广泛关注.最近研究表明,在尺寸效应、界面耦合及其相互作用、外延应变等作用下,铁电材料中也会出现自发的极性拓扑畴结构,同时表现出新的铁电相结构和丰富的物理性能.本文总结了铁电纳米结构、铁电薄膜和铁电超晶格中的极性拓扑畴结构类型及其形成机理,分析了这些极性拓扑结构与铁电、压电、介电、光电性能之间的关联,并分别讨论了铁电材料中极性拓扑结构的整体拓扑相变调控和单个极性拓扑结构的外场调控,最后展望了极性拓扑结构未来的可能研究方向.     

铁电薄膜可调带通滤波器

铁电薄膜的介电常数随外加电场强度的增加而减小.依据铁电薄膜的这一特性,提出了一种新颖的基于共面传输线结构的铁电薄膜可调带通滤波器.为了减小传输损耗,滤波器的导体部分由超导薄膜构成.滤波器的输入输出采用抽头线的方式分别与谐振器相接,外加电压通过输入输出端口直接施加到共面谐振器缝隙处的铁电薄膜上,用以改变铁电薄膜的介电常数,从而改变谐振器的谐振频率,实现带通滤波器通带频率的移动.这种新型可调带通滤波器具有结构紧凑、尺寸小及施加外加偏压容易等优点.仿真结果表明:铁电薄膜的介电常数在外加偏压下从250减小到150时,带通滤波器的传输特性曲线的形状基本保持不变,通带的中心频率从10.283GHz增加到10.518GHz,其3dB带宽保持在0.150GHz左右,反射损耗始终小于-17dB.     

铁电薄膜的制备，表征和应用

概括介绍了铁电薄膜的发展过程，分析了不同制备方法的优缺点，指出在制备中需要考虑的主要问题，给出了铁电薄膜基本参数、 物化结构性能、物理性质等的表征方法，讨论了铁电薄膜在热释电探测、光开关、随机存取存储器等方面的应用，最后简单介绍了我国有关单位铁电薄膜的研究情况。     

参数修改对铁电薄膜相变性质的影响

在关联有效场理论的框架内, 利用微分算子技术, 详细地计算了基于横场伊辛模型描述的对称铁电薄膜系统的相变性质. 根据薄膜各层自旋平均值构成的一系列耦合方程, 推导出可以用来计算任意层的具有不同表面层的薄膜相图的解析通式方程, 讨论了参数修改对薄膜相互作用参数从FPD (铁电相占主导地位的相图)到PPD (顺电相占主导地位的相图)过渡值和参数空间中各相变区域的影响. 在与平均场近似进行比较的结果显示, 关联有效场理论所得到的铁电薄膜的铁电性在某种程度上比平均场近似下的结果减弱. 关键词： 铁电薄膜 横场伊辛模型 相图 居里温度     

相变的激光光散射研究进展

本文简述地评述了相变的激光非弹性光散射研究取得的进展。其内容包括光散学研究相变的历史,铁电相变、非公度相变以及高温钇钡铜氧超导体结构相变等晶格动力学方面。     

铁电薄腰的制备、表征和应用

概括介绍了铁电薄膜的发展过程，分析了不同制备方法的优缺点，指出了在制备中需要考虑的主婴问题，给出了铁电薄膜基本参数、物化结构性能、物理性质等的表征方法，讨论了铁电薄膜在热释电探测、光开关、随机存取存储器等方面的应用，最后简单介绍了我国有关单位铁电薄膜的研究情况．     

Pb(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷场诱相变性能的改进

为了获得场诱反铁电 (AFEt)—铁电 (FER)相变临界电场Ef 小、电滞ΔE小、场致应变x适当的反铁电陶瓷 ,对Pb(Zr ,Sn ,Ti)O3 采用Ba2 置换Pb2 ,同时在四方反铁电相AFEt—三方铁电FER 相界附近调节Ti/Sn比 ,来控制FER AFEt,AFEt 顺电相 (FEC)之间的相变温度TFA,TC,最终实现了对场诱相变参量 (Ef,ΔE)和反铁电工作温区 (ΔT =TC-TFA)的优化与调节 .获得了ΔE =0 85kV/mm ,Ef=1 6kV/mm ,x =0 1% - 0 2 %可用作开关致动器的新型反铁电陶瓷 .借助于X射线衍射、介电温谱、去极化电流谱、电滞回线等手段得到了这一系统AFEt/FER相界附近的温度 Ti含量相图 .     

存储器用铁电薄膜及电极材料的研究

铁电体独特的自发电极化双稳性质和非线性光学性质使其在光电子器件中得到广泛应用．为了实现器件的小型化和与微电子、光电子工艺兼容，铁电薄膜已成为一个研究热点．自发电极化的大小和取向以及外电场、缺陷和铁电薄膜／电极界面与自发电极化的交互作用决定了铁电薄膜的性质和服役行为．文章以铁电存储器和光电子器件应用为背景，选择了具有重大应用前景的Bi4-xLaxTi3O12（BLT）、SrBi2Ta2O9（SBT）、PbZrxTi1-xO3（PET）和LiNbO3（LN）铁电薄膜以及相关的La（Sr，Co）O3（LSCO）和LaNiO3（LNO）等电极材料为研究对象，研究了缺陷电荷和电畴的交互作用和它们在交变外电场中的动力学行为，探明了铁电薄膜疲劳现象的物理本质；从晶格结构与缺陷的观察研究入手，探索了材料铁电性质的起源和优化材料铁电性质的途径；从铁电薄膜／电极界面结构与性质的研究入手，寻找更有效、更稳定的电极材料与结构，从而为器件应用打下了基础；在研究外电场对铁电薄膜生长机制影响的基础上，找到了利用外电场调控铁电薄膜结构的新途径，发展了新的、与半导体器件和光电子器件工艺兼容的制膜方法．     

BiFeO3中各离子在铁电相变中作用本质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似方法和赝势平面波法,对多铁材料BiFeO₃的铁电反铁磁相和可能的高温顺电相的电子结构进行了第一性原理研究.计算验证了BiFeO₃基态为G型反铁磁有序,Fe离子的理论磁矩与实验值相符.铁电相变发生后,Bi-6s态和6p态发生了电荷转移,Bi-6s电子的作用更加明显.Born有效电荷的研究表明铁电畸变主要表现为Bi原子的位移,并且电极化强度计算值很好地符合薄膜实验结果.部分态密度的计算表明Bi-6p态的成键轨道与反键轨道间的能量劈裂 关键词： 第一性原理 铁电性 铁电畸变 反铁磁性     

冲击加载下PZT-95/5陶瓷铁电－反铁电相变实验研究

 用石英计测量了PZT-95/5陶瓷在冲击波作用下发生铁电－反铁电一级相变时产生的双波结构，相变起始压力约为0.5 GPa。对不同状态下的PZT-95/5陶瓷材料进行了扫描电镜电畴分析，结果表明，在该压力区域陶瓷发生了铁电－反铁电相变。