铁电陶瓷电致疲劳失效的研究进展

铁电陶瓷是具备力电转换功能的典型高技术材料.本文概述铁电陶瓷电致疲劳失效的研究进展.首先介绍电致疲劳的定义和特点,然后讨论电致疲劳失效在不同尺度下的表现行为,包括宏观尺度下裂纹的疲劳扩展;细观尺度下裂纹的萌生;微观尺度下点缺陷在循环电场下的积聚.随即阐述了铁电陶瓷在循环电场下缺陷汇聚的理论分析,运用微结构演化方法计算了单个孔洞随畴界的移动距离,推导了循环电场下铁电陶瓷内点缺陷浓度的演化方程,给出了点缺陷浓度与其汇聚程度之间的定量关系,从而提出了贯通不同尺度的铁电陶瓷电致疲劳失效机理.      

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     

相变前的热力学平衡态对铁电液晶排列的影响

本实验选用ZLI-3654型铁电液晶(FLC)以及SE-3140型取向剂制备FLC器件样品,通过改变FLC相变过程中的降温速率以及相变前的热力学平衡态来研究FLC相变前的热力学平衡态对FLC排列的影响,共进行了十组实验.实验后,将FLC器件静态对比度进行比较,得出手性向列相到近晶A相(N^*-SmA)相变前的热力学平衡态对FLC实现均匀排列起着极其重要的作用的结论.实验结果表明:器件的静态对比度可高达620 ∶1, N^*-SmA相变前的热力学平衡态有利于形成高对比 关键词： 铁电液晶 降温速率 热力学平衡态 高对比度     

铌酸锂导电畴壁及其应用

铌酸锂(LiNbO₃,LN)是一种多功能的单轴铁电材料,广泛应用于光学调制器、光学频率梳、光波导等领域。导电畴壁(DW)作为镶嵌在绝缘材料中纳米尺度的导电通道,在非易失性存储器、逻辑门、晶体管等领域展现出重要的应用前景,促进了铌酸锂在纳米光电子学领域的应用。绝缘体上铌酸锂薄膜(LNOI)畴壁p-n结的实现有望进一步促进铌酸锂基光电一体化芯片的发展进程。本文简要回顾了铌酸锂导电畴壁的研究进展,介绍了畴壁的制备、导电机制、导电类型和畴壁的应用,重点介绍了铌酸锂畴壁p-n结的研究,进一步结合应用热点概述了铌酸锂畴壁光电子器件开发进程中的关键问题、机遇和挑战。     

一对手性铕（Ⅲ）配合物的合成和铁电性质

合成并表征了一对蒎烯修饰的稀土铕（Ⅲ）配合物Eu（TTA）₃L_1a （1a）和Eu（TTA）₃L_1b （1b）（TTA=2-噻吩甲酰三氟丙酮,L_1a=（+）-4,5-双蒎烯-2,2''-联吡啶,L_1b=（-）-4,5-双蒎烯-2,2''-联吡啶）。化合物的手性特征通过X射线单晶结构和圆二色光谱进行了表征。配合物1a结晶于极性空间群P1,中心Eu（Ⅲ）离子呈现出严重扭曲的四方反棱柱体的配位环境。鉴于非中心对称结构的特性,配合物1a也表现出明显的铁电性质。     

钛酸铅与偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物形成的铁电复合物相变过程的热释电研究

研究了偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物与钛酸铅形成的铁电复合物PT/P[VDF(70)-TrFE(30)]的热释电流行为。P[VDF(70)-TrFE(30)]室温下存在两个铁电相,即较无序的铁电相和较有序的铁电相,升温经过各自的相转变点后转变成较有序的顺电相和较无序的顺电相。热释电流谱上出现在95℃和108℃的两个电流峰,分别由两个铁电相的结构陷阱以及部分取向的偶极所贡献。采用Tc以上温度极化并冷却到不同温度的方法可明确鉴别出该试样两个顺电相降温转变过程,转变点分别为62℃和50℃。实验证实陷阱仅存在于铁电相而不存在于顺电相中。钛酸铅的引入虽不导致新电流峰出现,但可使共聚物的Tc降低、电流加大。热释电流方法可非常灵敏地跟踪铁电共聚物的相变过程。     

不同表面层铁电薄膜的相变理论研究

基于横场伊辛模型,利用平均场近似理论推导久期方程的解,研究了单、双表面层铁电薄膜在不同总层数时,系统表面交换相互作用和内、外横场参量对铁电-顺电相变的影响,讨论了铁电薄膜各交换相互作用和横场参数以及薄膜层数对单、双表面铁电薄膜相图的影响,并计算了各个相互作用参数的过渡值特性.研究结果表明:薄膜总层数n、表面层数、内外部横场、表面交换相互作用都会改变铁电薄膜的相图.利用薄膜的尺寸效应和表面效应,增大系统总层数、表面层数和表面交换相互作用,可以提高薄膜相变温度,扩大铁电相区域,从而有利于改善铁电功能器件的环境温度.     

钛酸铅钡铁电薄膜的光学性能研究

采用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了Pb1-xBaxTiO3(BPT,x=0～1)铁电薄膜.利用X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱(Raman)对薄膜的相变特性、晶粒尺寸、结构和表面形貌进行了表征.结果表明,在750 ℃的退火温度下,所有的样品都已经完全晶化为多晶钙钛矿结构,薄膜表面均匀致密.在x=0.4时,薄膜由铁电四方相结构转化为顺电立方相结构.采用紫外-可见分光光度计在200～1000 nm波长范围内测试薄膜样品的光学透过率,并通过透射光谱计算了薄膜的光学带隙以及折射率和消光系数的色散关系.     

TiN/HfxZr1-xO2/TiN铁电电容器的原位生长与表征

HfO₂基铁电电容器,特别是TiN/Hf_xZr_1-xO₂/TiN金属-绝缘体-金属电容器,由于其良好的稳定性、高性能和互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容性,在新一代非易失性存储器中有着广阔的应用前景。由于TiN/Hf_xZr_1-xO₂/TiN电容器的电性能与Hf_xZr_1-xO₂铁电薄膜与TiN电极层界面质量相关,因此控制TiN/Hf_xZr_1-xO₂/TiN异质结构的制备和表征至关重要。本文报道了一种三明治结构：Hf_xZr_1-xO₂铁电薄膜夹在两个TiN电极之间的新的制备方法,通过超高真空系统互连的原子层沉积(ALD)和磁控溅射设备实现。原位生长和表征结果表明,ZrO₂掺杂浓度和快速热退火温度可以调节TiN/Hf_xZr_1-xO₂/TiN异质结的铁电性能,并能很好地被互连系统监控。在该体系中,通过在HfO₂中掺杂50% (molar fraction, x) ZrO₂并且在600 ℃下快速热退火(RTA),获得了21.5 μC·cm^-2的高剩余极化率和1.35 V的低矫顽电压。