準(zhǔn)同型相界（Morphotropic Phase Boundary,MPB）附近,鐵電材料相結(jié)構(gòu)處于亞穩(wěn)狀態(tài),因此在外加電場、溫度場、應(yīng)力場作用下可以展現(xiàn)出卓越的電卡效應(yīng)和機(jī)電性能。處于MPB附近的Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-xPbTiO3（PMN-xPT）弛豫鐵電單晶因具有優(yōu)異的電卡效應(yīng)以及超大的電致應(yīng)變、超高的壓電常數(shù)而被人們大量研究。PMN-xPT體系在PT含量為30-36 mol%時形成MPB區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)存在菱方相（Rhmohedral,R）、單斜相（Monoclinic,M）、四方相（Tetragonal,T）或者正交相（Orthogonal,O）以及R-M和M-T或者M(jìn)-O相界。眾多相互影響的物理因數(shù)使得研究PMN-xPT單晶優(yōu)異性能的內(nèi)在物理機(jī)理異常困難。此外,在實際服役條件下,電場-溫度的多場作用會進(jìn)一步影響上述各種物理機(jī)制,使其微觀機(jī)制更為復(fù)雜。目前,關(guān)于哪種物理機(jī)制在電卡效應(yīng)和壓電效應(yīng)中起主導(dǎo)作用,學(xué)術(shù)界還存在爭議。因此,闡明電場-溫度多場耦合條件下各種物理機(jī)制對電卡效應(yīng)和壓電效應(yīng)的貢獻(xiàn),對鐵電材料理論研究和材料優(yōu)化設(shè)計至關(guān)重要。本論文通過研究電場-溫度多... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１?（ａ）鐵電體大的電滯回線；（ｂ）鐵電體內(nèi)鐵電疇、疇壁的電場依賴性??

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???稱為反鐵電體的矯頑常而撤去電場時，誘導(dǎo)的鐵電相又可以回復(fù)到反鐵電??相，因此在反鐵電體中可以觀察到極化強(qiáng)度與電場強(qiáng)度之間的雙電滯回線現(xiàn)??象［２４，３１，３２，３５．３８］。??（ａ）?Ｎｏｒｍａｌ?ＦＥ?（ｂ）?Ｒｅｌａｘｏｒ?ＦＥ?（ｃ）?Ａｎｔｉ－ＦＥ??ｊ一?Ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ?＾?ａｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ??圓議＿??Ｅ＝０?Ｅ＝０?Ｅ＝０??＾圓??Ｅ＝Ｅ?Ｅ＝Ｅ?Ｅ＝Ｅ??ｍ?ｍｍ??圖２－２不同類型鐵電體的電滯回線和極化疇轉(zhuǎn)ＰＩ：?（ａ）普通鐵電體；（ｂ）弛豫鐵電體；??（ｃ）反鐵電體??２．１．２鐵電體的介電特性??鐵電晶體的鐵電性除了與電場強(qiáng)度有關(guān)之外，還具有強(qiáng)烈的溫度依賴性。??一般而言，隨著溫度升高，鐵電晶體的鐵電性降低。當(dāng)溫度超過某一個值時，??晶體的自發(fā)極化消失，鐵電相變?yōu)轫橂娤唷ｈF電相－順電相的臨界溫度被稱為??居里溫度（Ｔｅ）。事實上，除了鐵電相－順電相之間的相變之外，很多鐵電材??料還存在不同結(jié)構(gòu)鐵電相之間的轉(zhuǎn)變。??介電臨界特性（介電反常）是鐵電體的一個重要特征。介電反�，F(xiàn)象是??研宄鐵電體內(nèi)相變的重要依據(jù)。當(dāng)鐵電體處于單一相中，介電常數(shù)隨著溫度??的變化程非線性連續(xù)單調(diào)變化。而當(dāng)鐵電體中相結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時，其介電常??數(shù)出現(xiàn)介電常數(shù)峰，即介電反常。普通鐵電體和弛豫鐵電體的介電行為有很??？?．?－５－??

?相變對弛豫鐵電單晶電卡和壓電效應(yīng)的影響研究???大的不同，如圖２－３所示［３５］。??圖２－３?（ａ）為普通鐵電體典型的介電常數(shù)曲線。當(dāng)普通鐵電體所處的溫??度大于居里溫度時，鐵電體的相對介電常數(shù)與溫度關(guān)系為遵循居里－外斯??（Ｃｕｒｉｅ－Ｗｅｉｓｓ）定律：??＾ｒ（０）－＾（〇〇）?＋?—（２－１）??１??式中＆?（０）——低頻相對介電常數(shù)??￡ｒ?（〇〇）?光頻相對介電常數(shù)??Ｃ一一居里常量??Ｔ〇?居里－外斯溫度??一般而言鐵電體的光頻相對介電常數(shù)比低頻相對介電常數(shù)要小的多，且??與溫度基本無關(guān)，通常可以忽略。所以Ｃｕｒｉｅ－Ｗｅｉｓｓ定律可以變?yōu)椋??＾（０）?＝?—（２－２）??Ｔ￣Ｔ０??對于具有一級相變的普通鐵電體，Ｔ〇＜Ｔｃ；對于二級相變鐵電體，Ｔ〇?＝?Ｔｃ。??Ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ??Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ?Ｒｅｂｏｘｒ?Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ??（ａ）?Ｉ?丨??．Ｔｊ?｜（ｂ）??？｜?１?ｃｏＨｏｒｍＵ）?ｊ?—一＾??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｉｎｃｒｅａｓｅｓ?＇—??卜?ＣＷＩ＾ｗ?Ｓ．：?Ｄｏｅｓ?ｎｏｔ??Ｌ?＼?ｆ?Ｐ?Ｃ?ｓ?Ｐｐ？？？ｓａｍｐ＜ｃ〇ｆ?Ｃｏｎｌｏｒｍｔｏ??Ｘ?ｌ?ｒ＊ｒ？?＾ａｓｕｆ＾ｊｇ＾ｂｉｃｆｉｇｌｄ?ｒ?Ｃｏｎｆｏｒｍ?ｔｏ??Ｉ?＼?２?３／＾??＼???—?ＳＵｔｅｌ??ｙ?ＳＷｅ３?Ｓｔａｔｅ?２?Ｎｏ?ＬＲＦＯ，?ｗＭｅ?ｐｏｌａｒ?ｒｅｇｉｏｎｓ?Ｐ？ｅｌｅｄｎｃ??／?Ｉｃｎｇ－ｒａｎｇｅ?ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｍａｉｎ?（ＬＲＦＤ）?Ｄｅ


本文編號：3378456