發(fā)布時間：2021-12-16 20:44

　　隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和人類社會需求的不斷增加,各種功能材料成為研究的熱點(diǎn)。鐵電材料作為一種有高光機(jī)電熱耦合效應(yīng)的功能性材料,廣泛應(yīng)用于壓力傳感、鐵電存儲、光伏等領(lǐng)域。其中鋯鈦酸鉛（PZT）鐵電陶瓷和薄膜是目前性能最好、應(yīng)用最廣泛的鐵電材料之一,然而PZT中含有鉛元素,對環(huán)境的污染很嚴(yán)重,因此無鉛鐵電材料近年來逐漸成為研究的重點(diǎn)。鈮酸鉀鈉（KNN）是一種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的無鉛鐵電材料,是未來可替代PZT的潛在鐵電材料之一。本文以KNN納米線為研究目標(biāo),著重分析了納米線的晶體結(jié)構(gòu)和極化效應(yīng)。本研究利用水熱法在鈦酸鍶（STO）襯底上生長鈮酸鉀鈉納米線陣列,然后利用聚焦離子束和球差校正電子顯微術(shù)對KNN-STO界面進(jìn)行了原子尺度的結(jié)構(gòu)和性能表征。利用透射電子顯微鏡獲取了界面的高分辨像（HRTEM）,通過X射線能譜得到了界面處各種元素的具體分布,并且通過選區(qū)電子衍射（SAED）和幾何相位分布（GPA）分析得到靠近界面處KNN納米線與STO襯底的晶格失配率約為3.24%。進(jìn)行了原位加熱和加電TEM表征,利用原位樣品桿將KNN納米線置于變溫和外加電壓環(huán)境中,通過比較不同條件下SAED和HRTEM,我們發(fā)... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）順電相立方結(jié)構(gòu)；（b）鐵電相四方結(jié)構(gòu)

圖 1-1 幾種材料類型的關(guān)系[1]。結(jié)構(gòu)可以分成含氧八面體型、含氫鍵類型[17]，其中絕大多數(shù)為含氧八面體鎢青銅結(jié)構(gòu)和鈮酸鋰結(jié)構(gòu)，而鈣鈦礦結(jié)鈣鈦礦鐵電材料有 BaTiO3、PbTiO3料都會經(jīng)歷高溫順電相到低溫鐵電相比順電相低，其相變的溫度稱為居里、彈性和熱學(xué)性能都會發(fā)生一些特殊對應(yīng)的應(yīng)力稱為自發(fā)應(yīng)力 xs，這種由[19,20]。例如某些鐵電材料在順電相時如圖 1-2 所示[21]。

在鐵電相變過程中自發(fā)極化變化相同，極化方向跟應(yīng)力有關(guān)。自發(fā)極化過程中會在材料內(nèi)部形成與極化方向相反的內(nèi)退極化場對整個材料系統(tǒng)靜電勢能和機(jī)械應(yīng)變勢能改向不同的小區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)的極化方向保持一致，晶體區(qū)域稱為鐵電疇（domain），不同鐵電疇之間的區(qū)域稱為極化反向的相鄰疇結(jié)構(gòu)之間疇壁稱為 180°鐵電疇壁，自疇之間疇壁稱為 90°鐵電疇壁。由于四方晶體中的 cT疇壁兩側(cè)的極化方向夾角略小于 90°[23]。鐵電疇的存在勢能最小，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。另外，由于自發(fā)極化方向會同晶體結(jié)構(gòu)中只會存在一些特定的鐵電疇結(jié)構(gòu)，例如四 180°鐵電疇壁，立方晶體內(nèi)部會出現(xiàn) 60°、120°和出現(xiàn) 71°、109°和 180°疇結(jié)構(gòu)[24]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高分辨原子像中原子峰位置的精確自動判定與電極化疇的快速可視化[J]. 南虎,盧江波,劉明,井紅梅,湯少杰,王大威,賈春林.  電子顯微學(xué)報(bào). 2016(03)
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[3]鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的現(xiàn)狀、機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J]. 王軻,沈宗洋,張波萍,李敬鋒.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2014(01)
[4]聚焦離子束加工技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 馬向國,顧文琪.  微納電子技術(shù). 2005(12)
[5]無鉛壓電陶瓷研究的新進(jìn)展[J]. 楊群保,荊學(xué)珍,李永祥,王東,王天寶.  電子元件與材料. 2004(11)

博士論文
[1]鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的相結(jié)構(gòu)和性能調(diào)控[D]. 周佳駿.清華大學(xué) 2012



本文編號：3538791