鐵電壓電材料憑借其優(yōu)異的機電轉(zhuǎn)換性能以及靈敏的響應速度,廣泛應用于多種功能器件及高新技術(shù)領域�；诃h(huán)境保護的要求,發(fā)展高性能環(huán)境友好的無鉛鐵電壓電材料成為目前的研究重點。鈦酸鉍鈉(Na_0.5Bi_0.5TiO₃,NBT)基ABO₃型弛豫鐵電體具有良好的鐵電性（P_r=38 pC/cm²）和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性（T_c=320℃）,被認為是最有可能取代鉛基的鐵電壓電材料體系之一,并且可以通過引入四方相BaTiO₃（BT）和K_0.5Bi_0.5TiO₃（KBT）優(yōu)化其電學表現(xiàn)。本論文主要以NBT基無鉛鐵電壓電材料為研究對象,從單晶生長、電學性能調(diào)控、微觀結(jié)構(gòu)影響機制及光學性能表征幾方面入手,對其進行全方位、多層次的研究。采用頂部籽晶助溶劑提拉生長法（TSSG）生長出了Mn:NBT-5BT單晶,利用壓電力顯微鏡（PFM）研究了其微觀疇結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在著多種形態(tài)的納米... 

【文章來源】：上海師范大學上海市

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

全球壓電器件市場需求情況

上海師范大學碩士學位論文第1章緒論3圖1-2壓電效應原理圖圖1-2-1給出了壓電晶體在二位平面受力產(chǎn)生壓電效應原理圖，圖（a）晶體不受外力作用，正負電荷中心重合，晶體表面不帶電；當從某一方向?qū)w施加應力時，如圖（b）壓縮、圖（c）拉伸時，晶體發(fā)生形變導致正負電荷中心偏移，電偶極矩不為零，出現(xiàn)極化現(xiàn)象，從而使晶體上下表面產(chǎn)生正負電荷[15]。從而可知晶體是否具有壓電效應，或能否表現(xiàn)出宏觀極性，與晶格結(jié)構(gòu)的對稱性密切相關，其大小與方向主要取決于施加的應力以及晶格結(jié)構(gòu)的對稱性[16]。根據(jù)晶體宏觀對稱性，在32種晶體點群中，非中心對稱的點群有21種，除立方432點群外，其余20種均存在壓電效應。在這些具有壓電性的20種點群中，有10種點群（1，2，m,mm2,4,4mm,3,3m,6,6m）具有極軸，這類晶體在常溫下可以表現(xiàn)出自發(fā)極化的特性，并且可以在外電場的激勵下使自發(fā)極化發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其極化強度隨外電場形成電滯回線，表現(xiàn)出特殊的非線性介電特性，即為鐵電性。具有鐵電性的鐵電體（Ferroelectric）存在著電疇結(jié)構(gòu)，其形成與排列遵循系統(tǒng)的自由能取極小值，內(nèi)部通常為多電疇態(tài)。如在典型鐵電體四方相的鈦酸鋇中（BaTiO3）相鄰電疇自發(fā)極化方向的夾角為90°和180°。在外電場作用下，晶體中多疇態(tài)的自發(fā)極化方向?qū)⑵叫杏谕怆妶龇较颍摲较螂姰牭捏w積將由于新疇核的形成以及疇壁間的運動迅速擴大，而其他方向電疇的體積則迅速減小甚至消失，使得整個晶體接近單疇化，這個過程即為電疇的翻轉(zhuǎn)。這種翻轉(zhuǎn)具有滯后的特性，使得在交變外場作用下，鐵電體極化與電場之間呈現(xiàn)非線性關系，即電滯回線特性，這是鐵電體的一個重要特征[10]。鐵電體在外場作用下可以通過疇壁的運動表現(xiàn)出更加優(yōu)異的壓電性能，因此成為應用最為廣泛的壓電材料。?

第1章緒論上海師范大學碩士學位論文4級約為104～105，發(fā)生介電反常。當溫度高于Tc時，介電常數(shù)與溫度的關系服從居里-外斯定律[17]：0CTT=(1-1)其中ε為介電常數(shù)，C為居里-外斯常數(shù)，T為絕對溫度，T0為順電居里溫度或居里-外斯溫度。1.2.2鈣鈦礦型弛豫鐵電體目前已熟知的鐵電材料主要有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、鉍層狀結(jié)構(gòu)和鎢青銅結(jié)構(gòu)這三種結(jié)構(gòu)，其中鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電材料是發(fā)現(xiàn)最早、種類最多的氧八面體型材料。理想的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)通式ABO3，可通過對鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的A、B位離子取代，可在較大范圍內(nèi)調(diào)控材料的性能并，較大程度地提升材料的壓電性能。如圖1-3所示，其中A位離子的半徑較大，配位數(shù)為12，B位離子的半徑則較小，配位數(shù)為6，而O離子則占據(jù)著晶胞的面心,B位離子與O離子形成BO6的氧八面體結(jié)構(gòu)，整個晶體可以看作是氧八面體共頂點連接而成。其中A、B、O三種離子半徑滿足[18]：0t2()ABBRRRR+=+(1-2)其中t為容忍因子，RA、RB和RO分別為A位和B位離子及O離子半徑。當0.78<t<1.05時，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)才可以穩(wěn)定存在。圖1-3鈣鈦礦型ABO3結(jié)構(gòu)示意圖弛豫鐵電體（RelaxorFerroelectrics）中“弛豫”的概念是從熱力學唯象理論中抽象出來的，是指一個宏觀的系統(tǒng)處于平衡態(tài)的系統(tǒng)受到外界瞬時擾動后，在


本文編號：2945734