弛豫铁电铌镁酸铅-钛酸铅单晶畴翻转动力学研究

发布时间：2020-07-17 02:05

【摘要】：弛豫铁电铌镁酸铅-钛酸铅单晶(PMN-PT)有超高的压电常数以及机电耦合系数,这些优异的性能令其在各超声换能器和光电器件中发挥了巨大作用,一直备受科研领域的关注。如今PMN-PT弛豫铁电单晶的生长技术已较为成熟,对该单晶畴结构的研究也一直在深入,然而对PMN-PT单晶铁电畴的相关研究都为微观的、局部的特性研究。由于PMN-PT单晶为固溶体,其成分不均匀的特征导致关于其铁电畴局部特性的研究结果无法直接应用到宏观中,所以微观的研究结果在实际应用中的参考意义有限。要使此类单晶材料在机电器件中得到广泛的应用,对其宏观铁电性能的研究十分必要。现阶段对PMN-PT弛豫铁电单晶电畴翻转宏观特性的研究还存在空缺,电滞回线动力学的研究可以提供宏观上PMN-PT畴翻转的信息,通过对PMN-PT单晶的畴翻转与回线动力学进行研究,可以得知该单晶在不同环境下的铁电性能和工作状态,为该单晶的实际应用设计提供数据参考。本文首先测量了不同组分的PMN-PT单晶在室温下的宏观铁电参数和机电参数,其中包括沿[001]_c方向极化PMN-0.27PT、PMN-0.29PT、PMN-0.31PT、PMN-0.34PT、PMN-0.37PT和PMN-0.38PT,发现在6种组分中,三方相近相界处单晶的压电性能最好。使用Curie-Weiss定律和修正后的Curie-Weiss定律对PMN-PT单晶的介电温谱进行拟合,研究了该单晶体系的弥散相变特性。在室温下分别测量了6种组分的PMN-PT单晶在不同外加电场下的电滞回线,得到了外加电场强度对该单晶铁电性能的影响。分别在高电场和低电场下测量了各组分PMN-PT单晶的电滞回线随频率的变化,研究了外加电场的电场强度和频率的变化对矫顽场E_c、剩余极化强度P_r以及回线面积A的影响,并对所有样品在室温下测量的电滞回线进行了回线动力学标度研究,讨论了PMN-PT单晶铁电畴的极化翻转对外电场强度和频率的依赖性。同时讨论了PT组分的含量对PMN-PT单晶矫顽场、剩余极化强度和宏观畴翻转特性的影响。选择处于不同相态的PMN-PT单晶,在不同温度下分别测量了各组分单晶的电滞回线,得到了不同相态的PMN-PT单晶的矫顽场、剩余极化和回线面积随温度的变化,研究了温度对单晶宏观畴翻转特性的影响。通过拟合进一步研究了温度对不同相态PMN-PT单晶电滞回线各参数的影响。完善对在不同的工作环境下PMN-PT单晶的宏观畴翻转特性的研究。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB34;TM221
【图文】：

统磁通法生长 PZM-PT 单晶的典型实验装置[3]则是通过消耗基体中细小的晶粒，经过被称为固态单晶生长，它不涉及主要成分高熔点、易挥发组分和不均匀熔体材料的SCG 过程的晶体生长速率相对较低。，中国也做出了很大的贡献，在 1999 年

（a）三方对称结构 （b）四方对称结构图 1-2 弛豫铁电单晶自发极化可能取向分布示意图有稳定的结构和成分的晶体状态称为相态。不同相态之间的转变为-5-

图 1-3 弛豫铁电单晶 PMN-xPT 组分的相图[30]包括 x 射线衍射(XRD)和 PLM，可以直接测易地确定材料的晶格参数和相结构。然而，对 和 T 相的晶格参数相似[5]，难以区分。可以采 X-PT 晶体的相结构进行表征。此外，还可以

【参考文献】

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1 李晓兵;赵祥永;罗豪u&;林迪;徐海清;王升;任博;狄文宁;张耀耀;刘林华;;弛豫铁电单晶的生长、性能及应用研究[J];人工晶体学报;2012年S1期

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本文编号：2758831