锆钛酸钡钙铁电陶瓷的相变特性和电卡效应研究

发布时间：2024-04-13 11:19

　　早在20世纪40年代,研究者们就发现钛酸钡(BaTiO₃)材料具有压电效应,随后在1954年发现的锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O₃)材料由于具有优异的压电性能,一直以来都占据着压电应用领域的主导地位。直到2009年任晓兵等人报道的锆钛酸钡钙(Ba_1-xCa_xZr_yTi_1-yO₃,BCZT)陶瓷,由于在室温下具有三方-四方相共存的特性,使得其具有与Pb(Zr,Ti)O₃材料相媲美的压电响应。到目前为止,关于BCZT材料的研究主要集中在压电性能,对其电卡效应的研究还不完善,同时,BCZT材料具有能够通过改变Zr⁴⁺含量调控弛豫性能,并且在室温下具有丰富的相变等优点,有利于获得大的电卡效应。基于此研究背景,本论文围绕BCZT无铅铁电陶瓷,对其电卡效应进行了系统的研究,并就其中的一些基本科学问题进行了深入讨论,全文主要内容以及研究结果如下:(1)采用传统固相反应法制备了Ba_1-x

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2.1BaTiO3的(a)立方相和(b)四方相的晶格结构

锆钛酸钡钙铁电陶瓷的相变特性和电卡效应研究四方相的BTO的晶格结构。立方相的BTO中的氧八面体(即Ti原子与邻原子形成的八面体结构)呈中心对称，这就是说，六个O原子的负电荷中原子正电荷中心重合，因为它的正负电荷中心重合，这种立方相的BTO自发极化，不存在铁电性....

图2.2铁电体的电滞回线

图2.2铁电体的电滞回线Figure2.2Hysteresisloopofferroelectrics.电体体的概念首先是由Cross[3]于1987年提出的，随着近多的弛豫铁电体被发现，并且具备与普通铁电体不铁电体来说，在居里温度点处发生铁电-顺电相变，可介....

图2.3室温(a,b)PMN,(c,d)PMN-10PT,(e,f)PMN-20PT单晶的PFM图像和自相关因子[16]

max里外斯常数，γ为弛豫因子，γ=1说明材料为普通铁电全的弥散相变，为完全弛豫体。铁电体，近些年来研究者们进行了大量研究，目前已解释弛豫特性，主要包括成分起伏理论[4]、热起伏理超顺电态模型[3]、偶极子玻璃模型[8,9]、随机无规场模模型的详细讨论见参考文献[12-15]....

图2.4PMN-PT单晶的(a)纳米微畴演变和(b)介电常数随时间的变化规律

第2章文献综述相比普通铁电体而言，弛豫铁电体由于具有其不一样的特点，研究者们在很多应用领域都发现了其优异的电学性能[18-22]。如前所述，研究者们在实验上观测到不同于普通铁电体的宏畴，弛豫铁电体的畴结构通常是以微畴形式存在的，所以研究者们试图通过PNRs来解释....

本文编号：3952959