相变对弛豫铁电单晶电卡和压电效应的影响研究
发布时间：2021-09-02 06:02
准同型相界（Morphotropic Phase Boundary,MPB）附近,铁电材料相结构处于亚稳状态,因此在外加电场、温度场、应力场作用下可以展现出卓越的电卡效应和机电性能。处于MPB附近的Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-xPbTiO3（PMN-xPT）弛豫铁电单晶因具有优异的电卡效应以及超大的电致应变、超高的压电常数而被人们大量研究。PMN-xPT体系在PT含量为30-36 mol%时形成MPB区域,在该区域内存在菱方相（Rhmohedral,R）、单斜相（Monoclinic,M）、四方相（Tetragonal,T）或者正交相（Orthogonal,O）以及R-M和M-T或者M-O相界。众多相互影响的物理因数使得研究PMN-xPT单晶优异性能的内在物理机理异常困难。此外,在实际服役条件下,电场-温度的多场作用会进一步影响上述各种物理机制,使其微观机制更为复杂。目前,关于哪种物理机制在电卡效应和压电效应中起主导作用,学术界还存在争议。因此,阐明电场-温度多场耦合条件下各种物理机制对电卡效应和压电效应的贡献,对铁电材料理论研究和材料优化设计至关重要。本论文通过研究电场-温度多...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?（ａ）铁电体大的电滞回线；（ｂ）铁电体内铁电畴、畴壁的电场依赖性??
?北京科技大学博士学位论文???称为反铁电体的矫顽常而撤去电场时，诱导的铁电相又可以回复到反铁电??相，因此在反铁电体中可以观察到极化强度与电场强度之间的双电滞回线现??象［２４，３１，３２，３５．３８］。??（ａ）?Ｎｏｒｍａｌ?ＦＥ?（ｂ）?Ｒｅｌａｘｏｒ?ＦＥ?（ｃ）?Ａｎｔｉ－ＦＥ??ｊ一?Ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ?＾?ａｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ??圓議＿??Ｅ＝０?Ｅ＝０?Ｅ＝０??＾圓??Ｅ＝Ｅ?Ｅ＝Ｅ?Ｅ＝Ｅ??ｍ?ｍｍ??图２－２不同类型铁电体的电滞回线和极化畴转ＰＩ：?（ａ）普通铁电体；（ｂ）弛豫铁电体；??（ｃ）反铁电体??２．１．２铁电体的介电特性??铁电晶体的铁电性除了与电场强度有关之外，还具有强烈的温度依赖性。??一般而言，随着温度升高，铁电晶体的铁电性降低。当温度超过某一个值时，??晶体的自发极化消失，铁电相变为顺电相。铁电相－顺电相的临界温度被称为??居里温度（Ｔｅ）。事实上，除了铁电相－顺电相之间的相变之外，很多铁电材??料还存在不同结构铁电相之间的转变。??介电临界特性（介电反常）是铁电体的一个重要特征。介电反常现象是??研宄铁电体内相变的重要依据。当铁电体处于单一相中，介电常数随着温度??的变化程非线性连续单调变化。而当铁电体中相结构发生改变时，其介电常??数出现介电常数峰，即介电反常。普通铁电体和弛豫铁电体的介电行为有很??？?．?－５－??
?相变对弛豫铁电单晶电卡和压电效应的影响研究???大的不同，如图２－３所示［３５］。??图２－３?（ａ）为普通铁电体典型的介电常数曲线。当普通铁电体所处的温??度大于居里温度时，铁电体的相对介电常数与温度关系为遵循居里－外斯??（Ｃｕｒｉｅ－Ｗｅｉｓｓ）定律：??＾ｒ（０）－＾（〇〇）?＋?—（２－１）??１??式中＆?（０）——低频相对介电常数??￡ｒ?（〇〇）?光频相对介电常数??Ｃ一一居里常量??Ｔ〇?居里－外斯温度??一般而言铁电体的光频相对介电常数比低频相对介电常数要小的多，且??与温度基本无关，通常可以忽略。所以Ｃｕｒｉｅ－Ｗｅｉｓｓ定律可以变为：??＾（０）?＝?—（２－２）??Ｔ￣Ｔ０??对于具有一级相变的普通铁电体，Ｔ〇＜Ｔｃ；对于二级相变铁电体，Ｔ〇?＝?Ｔｃ。??Ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ??Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ?Ｒｅｂｏｘｒ?Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ??（ａ）?Ｉ?丨??．Ｔｊ?｜（ｂ）??？｜?１?ｃｏＨｏｒｍＵ）?ｊ?—一＾??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｉｎｃｒｅａｓｅｓ?＇—??卜?ＣＷＩ＾ｗ?Ｓ．：?Ｄｏｅｓ?ｎｏｔ??Ｌ?＼?ｆ?Ｐ?Ｃ?ｓ?Ｐｐ？？？ｓａｍｐ＜ｃ〇ｆ?Ｃｏｎｌｏｒｍｔｏ??Ｘ?ｌ?ｒ＊ｒ？?＾ａｓｕｆ＾ｊｇ＾ｂｉｃｆｉｇｌｄ?ｒ?Ｃｏｎｆｏｒｍ?ｔｏ??Ｉ?＼?２?３／＾??＼???—?ＳＵｔｅｌ??ｙ?ＳＷｅ３?Ｓｔａｔｅ?２?Ｎｏ?ＬＲＦＯ，?ｗＭｅ?ｐｏｌａｒ?ｒｅｇｉｏｎｓ?Ｐ？ｅｌｅｄｎｃ??／?Ｉｃｎｇ－ｒａｎｇｅ?ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｍａｉｎ?（ＬＲＦＤ）?Ｄｅ
本文编号：3378456
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?（ａ）铁电体大的电滞回线；（ｂ）铁电体内铁电畴、畴壁的电场依赖性??
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