PSN-PMN-PT-PZ四元弛豫铁电晶体的制备和表征

发布时间：2017-08-08 15:24

  本文关键词：PSN-PMN-PT-PZ四元弛豫铁电晶体的制备和表征

  更多相关文章： PSN-PMN-PT-PZ 铁电单晶 晶体生长 铁电陶瓷 性能表征

【摘要】：根据PSN-PMN-PT和PMN-PT-PZ两个赝三元体系的准同型相界组分和线性组合规律,设计五个位于准同型相界组分的PSN-PMN-PT-PZ赝四元体系。采用高温溶液法制备五个组分的xPSN-yPMN-zPT-hPZ四元铁电晶体,组分配比分别为6/60.5/33/0.5,6/60/33/1,5/58/34/3,5/55/35/5和5/53/35/7。并得到了较大尺寸且具有规则外形的立方单晶。所生长的晶体呈淡黄色,XRD分析结果表明所有样品均为钙钛矿结构,表征了所制备晶体的微观形貌,结构和电学性能。其中D组分(0.05PSN-0.55PMN-0.35PT-0.05PZ)晶体单晶颗粒呈立方体且尺寸为3×3×3 mm,其平整的暴露面均为(001)面；晶体以层状方式生长,其生长机制为搭桥生长；该晶体的矫顽场Ec～3.52kV/cm,三方四方相变温度Tr-t～104℃,居里温度Tc-149.5℃,压电常数d33～108 pC/N,剩余极化强度P～25.4μC/cm2;随频率增加,晶体的相变弥散度减小。采用两步合成法制备不同组分配比的xPSN-yPMN-zPT-hPZ, (x/y/z/h=6/60/33/1,5/58/34/3,5/55/35/5,5/53/35/7)四元铁电陶瓷,研究了PZ含量对PSN-PMN-PT-PZ四元铁电陶瓷的微观形貌和电学性能的影响。研究表明：所制备的陶瓷试样均为纯的钙钛矿结构。此外,随着PZ含量的增加,PSN-PMN-PT-PZ四元铁电陶瓷居里温度逐渐Tc升高(134～160℃),介电常数降低,并且其相变弥散度也增强。所有组分中, 0.05PSN-0.55PMN-0.35PT-0.05PZ组分表现出良好的综合性能：其居里温度Tc=151℃、压电常数d33=325pC/N、机电耦合系数kp=54.34%、最大介电常数εm=7779、介电损耗tanδ=0.02。
【关键词】：PSN-PMN-PT-PZ 铁电单晶 晶体生长 铁电陶瓷 性能表征
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O78;TQ174.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 主要符号表6-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 弛豫铁电晶体概述11-16
• 1.2.1 弛豫铁电晶体的弛豫特性11
• 1.2.2 弛豫铁电晶体基本结构11-12
• 1.2.3 弛豫铁电晶体的电畴12-14
• 1.2.4 介电性能14
• 1.2.5 压电性能14
• 1.2.6 铁电性能14-16
• 1.3 准同型相界的确定16-17
• 1.3.1 二元、三元体系准同型相界的确定16-17
• 1.3.2 四元体系准同型相界的确定17
• 1.4 铁电晶体的生长方法17-18
• 1.5 弛豫铁电晶体存在的主要问题18-19
• 1.5.1 晶体生长缺陷18-19
• 1.5.2 晶体生长中高温坩埚腐蚀19
• 1.5.3 晶体成分均匀性19
• 1.6 国内研究进展19-20
• 1.7 论文研究的主要内容20-21
• 1.8 论文研究的目的和意义21-22
• 2 实验方法与研究过程22-30
• 2.1 实验原材料与设备22-23
• 2.2 研究过程23-24
• 2.2.1 研究方案23
• 2.2.2 技术路线23-24
• 2.3 组分配比24-25
• 2.4 晶体制备过程25-26
• 2.4.1 合成原料25
• 2.4.2 生长晶体25
• 2.4.3 提取晶体25-26
• 2.5 陶瓷的制备过程26-27
• 2.5.1 混合球磨26
• 2.5.2 烘干26
• 2.5.3 预烧结26-27
• 2.5.4 二次球磨和成型27
• 2.5.5 等静压和排胶27
• 2.5.6 烧结27
• 2.5.7 陶瓷制样27
• 2.6 晶体和陶瓷的形貌和相结构27-28
• 2.6.1 宏观与微观形貌27
• 2.6.2 相结构27-28
• 2.7 晶体的电畴组态28
• 2.8 镀银、渗银28
• 2.9 晶体和陶瓷的介电性能28-29
• 2.10 晶体和陶瓷的压电性能29-30
• 3 高温溶液法生长PSN-PMN-PT-PZ晶体的结构与性能30-50
• 3.1 晶体形貌30-39
• 3.1.1 凝固试样外形30-31
• 3.1.2 晶体宏观形貌31-32
• 3.1.3 晶体微观形貌32-39
• 3.2 晶体相结构39-40
• 3.3 晶体电畴变化40-44
• 3.4 晶体电学性能44-48
• 3.4.1 介电性能44-48
• 3.4.2 压电性能48
• 3.4.3 铁电性能48
• 3.5 本章小结48-50
• 4 PSN-PMN-PT-PZ四元陶瓷的结构与性能50-61
• 4.1 PSN-PMN-PT-PZ陶瓷的相结构50
• 4.2 PSN-PMN-PT-PZ陶瓷的微观形貌50-55
• 4.2.1 宏观形貌50-51
• 4.2.2 微观形貌51-53
• 4.2.3 元素分布53-55
• 4.3 PSN-PMN-PT-PZ陶瓷的性能表征55-59
• 4.3.1 介电性能55-58
• a) 介电频谱56-57
• b) 介电温谱57-58
• 4.3.2 压电性能58
• 4.3.3 铁电性能58-59
• 4.3.4 机电耦合系数59
• 4.4 本章总结59-61
• 5 结论61-62
• 参考文献62-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67-68
• 致谢68-70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 ;福建物构所分子基铁电晶体材料研究获新进展[J];人工晶体学报;2012年01期

2 万尤宝,褚君浩,于天燕,余丙鲲;铁电晶体铌酸钾锂的二次谐波产生[J];人工晶体学报;2000年S1期

3 王庆武,房昌水,卓洪升;铁电晶体TGS的快速生长[J];硅酸盐学报;1992年06期

4 沈德忠;铁电晶体KNbO_3的研究进展[J];人工晶体学报;2002年03期

5 ;掺铁铌酸锂晶体的生长及其在光存储方面的应用[J];无机材料学报;1977年02期

6 韩代朝,蔡玉平,何文辰,周国香;反铁电晶体PbZrO_3序参量和对称性的研究[J];人工晶体学报;2003年02期

7 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 朱海生;陈险峰;陈洪云;张一帅;夏宇兴;;飞秒激光诱导铁电晶体产生畴反转的理论研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

2 喻小强;徐平;谢臻达;王俊峰;冷晗阳;赵建士;祝世宁;;铁电畴调制晶体中纠缠光子空间关联特性的研究[A];第十三届全国量子光学学术报告会论文摘要集[C];2008年

3 韩代朝;蔡玉平;陈红叶;;反铁电晶体Cs_3H(SeO_4)_2对称性和序参量的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（2）[C];2007年

4 韩代朝;蔡玉平;李玉杰;;反铁电晶体K_3H(SeO_4)_2对称性和序参量[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 刘彬;铁电晶体断裂与疲劳研究[D];清华大学;2000年

2 任怀瑾;铁电晶体畴表面的非线性光学现象以及应用研究[D];上海交通大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 楚兴;PMN基弛豫铁电晶体的生长、结构与性能[D];西安工业大学;2016年

2 赵金;PSN-PMN-PT-PZ四元弛豫铁电晶体的制备和表征[D];西安工业大学;2016年

3 胡万辉;伪三元弛豫铁电晶体的生长、组织与性能[D];西安工业大学;2014年

4 徐晓磊;HfTaO高介电绝缘层铁电晶体管的制备与性能研究[D];湘潭大学;2011年

5 江蓓;基于电光效应在周期极化铁电晶体中调节群速度的研究[D];江西师范大学;2014年

6 田瑞英;PSN-PMN-PT铁电晶体的生长、结构与性能[D];西安工业大学;2013年

，

本文编号：640684