强电场作用下反铁电锆钛酸铅的介电行为研究

采用电滞回线方法和偏置直流电场中叠加小交变电场方法研究了锆钛酸铅反铁电陶瓷材料在强电场作用下的介电行为.测量结果显示，锆钛酸铅反铁电材料的介电常数随外加电场强度呈非线性变化，在反铁电 铁电转变的电场区间形成介电峰.表征极化强度随电场强度变化率的微分介电常数εd峰值出现在反铁电 铁电转换电场强度处，最高达到41000.随着偏置电场增加反铁电向铁电体转变过程中，小信号介电常数εc减小；在电场降低铁电回复成反铁电过程中，小信号介电常数εc增大，小信号介电常数εc峰先于微分介电常数εd峰出现.根据电场作用下反铁电 关键词： 锆钛酸铅反铁电陶瓷 介电行为 强电场条件     

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     

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 .     

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-100—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(-100—50℃)呈现介电频率弥散(0.1—100kHz)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PZST AFEt陶瓷 关键词： Pb(Zr Sn 3反铁电陶瓷')" href="#">Ti)O₃反铁电陶瓷 反铁电弛豫 相变 变温X射线衍射     

37BiScO_3-63PbTiO_3铁电陶瓷的极化翻转行为研究

在正弦电场E=E0sin(2πft)加载下,通过改变电场E0(5—55kV/cm)和频率f(0.1—100Hz),测量了37BiScO3-63PbTiO3铁电陶瓷材料的电滞回线.数据拟合结果表明:在低电场和高电场阶段,剩余极化强度Pr的对数和矫顽场强Ec的对数都与电场强度E0的对数存在线性关系,而介于高电场与低电场之间则无线性关系存在,这种三阶段行为有别于现有的两阶段行为.这可归结于铁电陶瓷在不同的电场作用下铁电极化机理的不同.     

陶瓷/VDF-TrFE 0-3型铁电复合物的三阶非线性介电系数

在自建的非线性介电测试装置上测得了Ｐ笔ＶＤＦ－ＴｒＦＥ共聚物形成的０－３型铁电复合物厚片的三阶非线性介电系数ε３。研究发现,三种复合物的ε３都随陶瓷组分含量的上升而增大,测试场强升高,测得的ε３值减小,但对高陶瓷含量（Φ〉０．０４）的ＢＴ／ＶＤＦ－ＴｒＦＥ和ＰＺ／ＶＤＦ－ＴｒＦＥ复合物则在６ＭＶ／ｍ场强下出现极小值,二相都被预极化的复合物小于仅陶瓷相被预极化的ε３值,ＰＺＴ／ＶＤＦ－ＴｒＦＥ复合物     

(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     

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     

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     

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.     

CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷在太赫兹频段的介电特性研究

针对太赫兹(1 THz=1012Hz)电容器件发展的需求,研究了呈现巨介电和不呈现巨介电两种状态Ca Cu3Ti4O12(CCTO)陶瓷在THz波段的介电响应特性。在微波波段,小颗粒(Φ2μm)CCTO的介电常数εr700,无巨介电特征,而大颗粒(Φ10μm)CCTO的εr2000,呈现巨介电特征;两组CCTO陶瓷的介电损耗值Tanδ在0.1~0.6之间。然而,在THz波段,两种颗粒度CCTO的介电常数几乎完全相等(εr=72±3),且损耗不超过0.18。实验结果表明,CCTO陶瓷组分的离子极化率主导了在THz波段的介电常数εr,而大颗粒CCTO对THz电磁波的散射超过小颗粒CCTO,导致介电损耗值Tanδ上升。因此,在THz波段,降低CCTO颗粒大小不会影响介电常数,反而能够降低介电损耗。这一结果表明CCTO陶瓷是制备THz波段电容的理想介电材料。     

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.     

Pb(Zr,Sn,Ti)O3反铁电陶瓷场诱相变性能的改进

为了获得场诱反铁电(AFE_t)—铁电(FE_Ｒ)相变临界电场E_{f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Ba ^2＋置换Pb^2＋,同时在四方反铁电相AFEt—三方铁电F EＲ相界附近调节Ti/Sn比,来控制FEＲ-AFEt,AFEt关键词： Pb(Zr Sn 3基反铁电陶瓷')" href="#">Ti)O3基反铁电陶瓷 场诱相变 场致应变 掺杂改性}     

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.     

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 .     

负脉冲激励下PLZST电子发射特征及发射机理研究

采用固态烧结工艺制备了位于反铁电/铁电相界附近的掺镧锆锡钛酸铅（PLZST）反铁电陶瓷样品.采用该样品作为阴极材料,研究了其在负脉冲激励电场下的电子发射行为.负脉冲激励下,0.5 mm厚PLZST反铁电陶瓷圆片发射阈值电压为500 V;当激励电压为500 V,抽取电压为3.5 kV时,得到690 A发射电流.结果表明,PLZST反铁电陶瓷发射阈值电压低,发射电流大,即使激励电场低于陶瓷的正向开关电场,仍能得到强发射电流.最后,讨论了PLZST反铁电陶瓷在负脉冲激励下电子发射内在机制. 关键词： 反铁电材料 铁电阴极 电子发射     

PbLa(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷的静电场能存储特性

为了研究微量掺镧的反铁电陶瓷锆锡钛酸铅(PbLa(Zr,Sn,Ti)O_3,PLZST)的静态存储电场能量的特性,采用传统的氧化物固态反应的陶瓷制备工艺,制备了4个锆锡比不同的PLZST陶瓷样品,样品组分均位于PLZST相图中铁电-反铁电相界附近。通过等静压压致放电的实验方法研究了PLZST陶瓷放电特性。结果表明,经过充分极化的PLZST处于亚稳态的铁电相,在压力作用下,PLZST发生铁电反铁电相变,把在直流电场下极化时储存于PLZST陶瓷的静电场能量瞬间释放出来,从而得到极高功率的电脉冲。最终,样品完全退极化,最大放电电流密度达到5.0nA/cm~2,样品的静电场储能密度最高可达9.45J/cm~3,因此PLZST陶瓷是爆电换能电源的理想材料。     

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.     

PbLa(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷的静电场能存储特性北大核心CSCD

为了研究微量掺镧的反铁电陶瓷锆锡钛酸铅(PbLa(Zr,Sn,Ti)O_3,PLZST)的静态存储电场能量的特性,采用传统的氧化物固态反应的陶瓷制备工艺,制备了4个锆锡比不同的PLZST陶瓷样品,样品组分均位于PLZST相图中铁电-反铁电相界附近。通过等静压压致放电的实验方法研究了PLZST陶瓷放电特性。结果表明,经过充分极化的PLZST处于亚稳态的铁电相,在压力作用下,PLZST发生铁电反铁电相变,把在直流电场下极化时储存于PLZST陶瓷的静电场能量瞬间释放出来,从而得到极高功率的电脉冲。最终,样品完全退极化,最大放电电流密度达到5.0nA/cm^2,样品的静电场储能密度最高可达9.45J/cm^3,因此PLZST陶瓷是爆电换能电源的理想材料。     

当前功能陶瓷发展动向

简要介绍了功能陶瓷包括电容介质，陶瓷封装，压电瓷，透明铁电陶瓷，铁电薄膜，变阻器，热敏电阻，超导瓷及传感器瓷的最近进展，讨论了陶瓷学和固体物理以及工艺之间的相互作用和渗透，它们将对功能陶瓷的未来发展产生深远的影响。