铁电材料与铁电物理的进展

自从1920年发现了酒石酸钾钠(罗息盐)的铁电性以来,迄今巳发现了超过一千种铁电体,其中一些已经对经济和技术的发展起到积极的作用[1].铁电体具有自发极化,而且在外加应力、电场(电磁波)或温度改变时,其自发极化大小也相应地变化,因此铁电体可以表现出具有力、声、光、热、电等交互响应的物理效应,从而成为高技术领域中制造多功能器件以及敏感元件的理想材料之一. 从铁电体研究的发展历程看,铁电体研究的特点有:(1)基础研究与固体物理发展密切相关.例如,铁电体相转变理论的研究正是从推广朗道的现代相变理论开始的,现今的重整化群理论也用来…     

爆电电源炸药网络装药性能

爆电电源种类很多，用于武器系统的爆电电源是指铁电体爆电电源，它利用炸药爆炸所形成的冲击波使铁电体极化，释放出极化储能，形成电能输出。由于铁电体储能密度高，在冲击波作用下能量释放快，这种电源能形成很强的高功率脉冲电能输出，具有体积小、重量轻、环境适应性强、输出脉冲波形容易调节等优点。其网络元件装药精度对系统的起爆同步性和延迟时间控制起关键作用，直接影响整个系统工作的可靠性。所以进行其网络元件配方及装药成型工艺研究具有重要的军事价值。本文主要针对爆电电源用炸药网络板装药技术进行研究。主炸药为PETN，黏结剂为L7525硅橡胶。     

铁电体触发开关实验

目前超宽带中的高压开关技术正向着高气压、高重复频率、低抖动、快前沿方向发展。铁电体作为触发极具有触发电压低、抖动小的特点。用铁电体作为触发极开关在国际上已经受到人们越来越多的重视。为掌握铁电体作为触发极的工作性能，在充气和真空条件下开展了实验研究。     

并联铁电体冲击去极化输出电流实验和计算

 为分析不同数量铁电体的输出电流特征,进行了多片并联PZT95/5铁电体冲击去极化实验,测量了电阻负载下铁电体的输出电流;建立了并联铁电体输出电流的计算模型,计算了并联铁电体的输出电流。通过比较计算和实验结果,分析了铁电体数量和冲击波状态对铁电体输出电流的影响。结果表明：若进入铁电体的冲击波为平面波,铁电体输出电流的波形接近方波,电流峰值随铁电体并联数量的增加成比例增加,冲击波波形和侧向稀疏波对铁电体输出电流波形和去极化率有很大的影响。     

铁电物理的近期发展

介绍了铁电体物理学的基本概念、发展简史、近年来的主要进展以及当前的研究方向。指出铁电体物理学研究的核心是自发极化，发现历史可分为四个阶段。近年来的主要进展有四方面，即：第一性原理的计算，铁电相变的尺寸效应，铁电液晶和铁电聚合物，集成铁电体。当前的研究方向主要有两个，一是低维系统，二是调制结构。     

xPMnS-(1－x)PZN陶瓷的相变特性研究

研究了xPMnS-(1-x)PZN 四元系压电陶瓷的相变特征，分析了组成变化对材料相变特性的影响.结果表明，xPMnS-(1-x)PZN陶瓷具有弥散性相变特点，在相变过程中存在明显的介电热滞.电子结构计算结果表明，弥散相变的原因是由于不同B位原子与周围氧原子成键强度不同所致.当x值较大(或较小)时具有弛豫铁电体特征，相变弥散性较强；当组成位于x=0.4附近时具有正常-弛豫铁电体特征，相变的弥散性较弱. 关键词： xPMnS-(1－x)PZN 弥散相变 介电热滞     

铁电体电源起爆金属桥箔的数值计算分析

 为探讨铁电体电源对金属桥箔的起爆作用,对冲击波作用下PZT95/5铁电体对铜桥箔的放电过程进行了数值计算。通过引入金属桥箔电阻非线性变化的FIRESET模型,考虑回路电感及回路电阻,计算了负载为铜桥箔时的铁电体的电响应。讨论了铁电体并联数量、回路电感对桥箔爆炸特性的影响。计算结果表明：当并联排列的铁电体电极面积达到0.006 m²以上时,在桥箔上可产生高于100 GA/m²的电流密度,能够有效起爆桥箔。而回路中存在适当的电感将有利于铁电体电源起爆桥箔。计算方法和结果能够为起爆金属桥箔的铁电体电源设计提供理论根据。     

弛豫铁电体弥散相变与热滞效应的伊辛模型

弛豫铁电体材料在通讯、传感、超声、能量转换、航空航天等领域具有重要的应用.与正常铁电体不同,弛豫铁电体在冷却过程中出现弥散相变,体系的宏观极化不会突然产生,而是出现纳米极性微区,体系的宏观晶体对称性没有明显的变化.如何理解弥散相变及其与内部机制之间的相互影响是一个重要的问题.本研究基于伊辛模型(Ising model),对自旋变量(在研究中视为电偶极子)引入能量势阱的作用,并计算了这一系统的相变过程.结果表明这一改进的伊辛模型使极化率的相变曲线显著变缓,呈现出具有弥散相变的弛豫体特性.研究显示,弛豫体现象出现的一个重要原因是系统内部偶极子受到势阱限制而出现反转受阻,从而使极化率偏离常规铁电体.利用这一改进的伊辛模型进一步研究了弛豫铁电体的热滞效应,分析了热滞的起源,并与实验结果进行了对比分析,明确了弛豫体弥散相变和热滞的物理机制.     

铁电薄膜物理学与集成铁电学专题研讨会在南京大学举行

铁电薄膜物理学与集成铁电学专题研讨会在南京大学举行铁电体是一类具有自发电极化且其极化矢量在外电场作用下反转的电介质，它具有压电、热释电、电光、声光、光折变、非线性光学效应和高介电系数等特性，早就引起材料科学及物理学界的重视。近年来，由于制膜技术和微电...     

钛酸铋系中与铁电性能有关的缺陷及其弛豫研究的进展

本文概括的介绍了近年来我们利用内耗和介电的方法研究铋系铁电材料的一些结果。钛酸铋系铁电体作为一种无铅材料在铁电存储中有着重要的应用，通过对其内部与氧空位有关的力学和电学弛豫行为的测量，并进一步通过对氧空位弛豫及关联行为的研究，揭示了钛酸铋系铁电材料中掺杂、微结构以及铁电性能之间内在的联系。这些结果从微观的角度阐述了影响铁电体剩余极化与铁电疲劳的因素，对于指导并优化现有铁电体的铁电性能有着重要的意义。此外，还报道了对铁电畴、相变等的研究结果，表明力学与介电方法是研究铁电性能及澄清机理的有效手段。     

冲击波作用下铁电体的击穿

 将导电裂纹视为铁电体的击穿模型。导出了当有一裂纹和一电极成垂直接触时的储能公式，由此推得当裂纹开裂一单位面积时的驱动能量，当此能量大于铁电体的表面能时，就是临界击穿的条件，从而可以求出临界电压或临界冲击波强度。并将结果和其它文献作了比较。     

低气压条件下的铁电体离子发射特性研究

以低气压条件下的铁电体离子发射特性为研究对象,通过结合高速相机、光谱的光学诊断和二维网格质点法耦合蒙特卡洛碰撞模型(PIC-MCC)的仿真模拟获得了锆钛酸铅(PZT)铁电体离子发射的主要成分、表面放电的发光及等离子体演化过程、离子的产生及离子电流形成机制,为进一步研究铁电体离子源奠定了基础。     

铁电体移相器高功率微波应用研究

为拓展高功率微波阵列天线的波束扫描范围, 将铁电体移相器引入到高功率微波领域。分析铁电体移相器的工作原理, 并研究其应用于高功率微波领域可能遇到的问题, 利用时域有限差分法对高功率微波在铁电体材料中传播的简单模型进行分析, 研究了微波功率及偏置电场对输出波形的影响, 并进一步分析铁电体移相器应用于高功率微波领域的可行性。结果表明:在不考虑介质损耗的情形下, 选择适当的铁电体材料可以在10 cm内实现L波段180相移, 同时传输效率达到90%以上。     

铁电体低频电滞回线的测量

一、引 言 电滞回线是铁电体的主要特征之一,电滞回线的测量是检验铁电体的一种主要手段,常见的电滞回线如图1所示.通过电滞回线的测量,可测定铁电体的剩余极化强度Pr和矫顽场强Ec,对材料的研制和应用都有很大的意义. 测量电滞回线的基本电路是Sawyer-Tower回路,近年来测量频率已由50Hz向低频方面发展,其原因是铁电体的电滞回线与温度有密切关系.在50Hz的频率测量时,由于介电损耗而使试样发热,因此,测量结果不能反映真实的温度关系.尤其重要的是,就所测电滞回线来说,50Hz的频率太高,既不能测量铁电体的起始回线,也无法用函数记录仪记录.…     

提拉法和导模法生长钛酸镧(La_2Ti_2O_7)晶体

La2Ti2O7晶体是一种焦铌酸钙型层状结构的高温铁电体.在铁电体中,该晶体的居里温度最高(约1500℃).1972年Kimura等人用红外加热的浮区生长装置首先生长出直径为6毫米、长度为50毫米的La2Ti2O7晶体[1].该晶体具有优良的压电、电光和非线性光学特性[1-4]. 我们用高频感应加热的提     

二维α-In2Se2的铁电性与器件应用

铁电体具有可控的非易失电极化,在现代电子学中有着广泛的应用,例如大容量电容器、新型二极管、铁电场效应晶体管、铁电隧道结等．伴随着电子元器件的不断微型化,传统铁电体面临着极大的挑战,即在器件减薄过程中受限于临界尺寸效应,铁电性很难稳定存在于纳米乃至单原子层二维极限厚度下．鉴于二维范德华材料具有界面饱和、层间相互作用弱、易于实现二维极限厚度等特性,因此,在二维材料家族中寻找室温二维铁电性将是解决传统铁电体瓶颈的有效方法．本文将首先回顾近年来二维铁电物性研究的相关背景,并针对其中在技术应用上较为重要的α-In２Se３ 面外铁电性作详细介绍,最后总结基于二维α-In２Se３ 的铁电器件应用进展。     

二维α-In_2Se_3的铁电性与器件应用

铁电体具有可控的非易失电极化,在现代电子学中有着广泛的应用,例如大容量电容器、新型二极管、铁电场效应晶体管、铁电隧道结等.伴随着电子元器件的不断微型化,传统铁电体面临着极大的挑战,即在器件减薄过程中受限于临界尺寸效应,铁电性很难稳定存在于纳米乃至单原子层二维极限厚度下.鉴于二维范德华材料具有界面饱和、层间相互作用弱、易于实现二维极限厚度等特性,因此,在二维材料家族中寻找室温二维铁电性将是解决传统铁电体瓶颈的有效方法.本文将首先回顾近年来二维铁电物性研究的相关背景,并针对其中在技术应用上较为重要的α-In_2Se_3面外铁电性作详细介绍,最后总结基于二维α-In_2Se_3的铁电器件应用进展.     

爆炸驱动铁电体电源快脉冲产生技术

以发展轻小型高电压脉冲驱动源为出发点,提出采用爆炸驱动铁电体作为初级电源,通过电感储能与电爆炸丝断路开关进行脉冲压缩和功率放大,探索基于爆炸驱动铁电体电源的小型化高电压快脉冲产生技术。从爆炸驱动铁电体电源的全电路模型和铁电陶瓷材料特性出发,通过理论分析和仿真研究,分别对大电流模式和高电压模式的爆炸驱动铁电体电源的物理参数进行了设计,获得了铁电体电源工作模式和电路参数对产生高电压脉冲的影响规律,认为铁电体电源高电压模式更适合于与断路开关技术结合产生高电压快脉冲,并通过实验对该技术原理进行了验证。实验中铁电体电源输出电流约360 A、脉宽约3.8 μs,对17.5 nF电容器充电至75 kV,电容器放电后在电爆炸断路开关中产生峰值大于12 kA的脉冲电流,最终在X射线二极管负载上获得了电压峰值大于180 kV、前沿3 ns、脉宽30 ns、电流峰值3.4 kA的高电压快脉冲。     

基于静态电滞回线的铁电电容模型

根据铁电体的特征电滞回线和微观结构特点，将构成铁电体的晶胞等效为偶极子. 通过分析偶极子在电场作用下的极化反转机理，运用统计物理学基本原理建立了新的铁电电容模型. 该模型不仅适用于饱和极化的情况，对非饱和、电滞回线不对称以及输入电压中途转向等各种情况也都适用. 模型数学表达简洁，易于结合到实际的电路仿真软件中去，仿真结果与试验结果符合非常好. 关键词： 铁电电容 建模 电滞回线 偶极子     

铁电体-半导体量子点复合材料

文章介绍了这一领域的最新研究进展,并重点报道了一类新型铁电体基纳米复合材料－铁电体半 量子点复合材料的制备与光学性质,该材料在新型电致光元件及量子点激器中有着很好的应用前景。