铌酸钾钠纳米线极化效应的透射电子显微学研究

发布时间：2021-12-16 20:44

　　随着科学技术的快速发展和人类社会需求的不断增加,各种功能材料成为研究的热点。铁电材料作为一种有高光机电热耦合效应的功能性材料,广泛应用于压力传感、铁电存储、光伏等领域。其中锆钛酸铅（PZT）铁电陶瓷和薄膜是目前性能最好、应用最广泛的铁电材料之一,然而PZT中含有铅元素,对环境的污染很严重,因此无铅铁电材料近年来逐渐成为研究的重点。铌酸钾钠（KNN）是一种钙钛矿结构的无铅铁电材料,是未来可替代PZT的潜在铁电材料之一。本文以KNN纳米线为研究目标,着重分析了纳米线的晶体结构和极化效应。本研究利用水热法在钛酸锶（STO）衬底上生长铌酸钾钠纳米线阵列,然后利用聚焦离子束和球差校正电子显微术对KNN-STO界面进行了原子尺度的结构和性能表征。利用透射电子显微镜获取了界面的高分辨像（HRTEM）,通过X射线能谱得到了界面处各种元素的具体分布,并且通过选区电子衍射（SAED）和几何相位分布（GPA）分析得到靠近界面处KNN纳米线与STO衬底的晶格失配率约为3.24%。进行了原位加热和加电TEM表征,利用原位样品杆将KNN纳米线置于变温和外加电压环境中,通过比较不同条件下SAED和HRTEM,我们发... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）顺电相立方结构；（b）铁电相四方结构

图 1-1 几种材料类型的关系[1]。结构可以分成含氧八面体型、含氢键类型[17]，其中绝大多数为含氧八面体钨青铜结构和铌酸锂结构，而钙钛矿结钙钛矿铁电材料有 BaTiO3、PbTiO3料都会经历高温顺电相到低温铁电相比顺电相低，其相变的温度称为居里、弹性和热学性能都会发生一些特殊对应的应力称为自发应力 xs，这种由[19,20]。例如某些铁电材料在顺电相时如图 1-2 所示[21]。

在铁电相变过程中自发极化变化相同，极化方向跟应力有关。自发极化过程中会在材料内部形成与极化方向相反的内退极化场对整个材料系统静电势能和机械应变势能改向不同的小区域，每个区域内的极化方向保持一致，晶体区域称为铁电畴（domain），不同铁电畴之间的区域称为极化反向的相邻畴结构之间畴壁称为 180°铁电畴壁，自畴之间畴壁称为 90°铁电畴壁。由于四方晶体中的 cT畴壁两侧的极化方向夹角略小于 90°[23]。铁电畴的存在势能最小，保持结构的稳定。另外，由于自发极化方向会同晶体结构中只会存在一些特定的铁电畴结构，例如四 180°铁电畴壁，立方晶体内部会出现 60°、120°和出现 71°、109°和 180°畴结构[24]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高分辨原子像中原子峰位置的精确自动判定与电极化畴的快速可视化[J]. 南虎,卢江波,刘明,井红梅,汤少杰,王大威,贾春林.  电子显微学报. 2016(03)
[2]现代透射电子显微技术在多铁材料研究中的应用[J]. 杨槐馨,李俊,张颖,马超,李建奇.  物理. 2014(02)
[3]铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的现状、机遇与挑战[J]. 王轲,沈宗洋,张波萍,李敬锋.  无机材料学报. 2014(01)
[4]聚焦离子束加工技术及其应用[J]. 马向国,顾文琪.  微纳电子技术. 2005(12)
[5]无铅压电陶瓷研究的新进展[J]. 杨群保,荆学珍,李永祥,王东,王天宝.  电子元件与材料. 2004(11)

博士论文
[1]铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的相结构和性能调控[D]. 周佳骏.清华大学 2012



本文编号：3538791