本文關(guān)鍵詞：PSN-PMN-PT-PZ四元弛豫鐵電晶體的制備和表征

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【摘要】：根據(jù)PSN-PMN-PT和PMN-PT-PZ兩個贗三元體系的準(zhǔn)同型相界組分和線性組合規(guī)律,設(shè)計(jì)五個位于準(zhǔn)同型相界組分的PSN-PMN-PT-PZ贗四元體系。采用高溫溶液法制備五個組分的xPSN-yPMN-zPT-hPZ四元鐵電晶體,組分配比分別為6/60.5/33/0.5,6/60/33/1,5/58/34/3,5/55/35/5和5/53/35/7。并得到了較大尺寸且具有規(guī)則外形的立方單晶。所生長的晶體呈淡黃色,XRD分析結(jié)果表明所有樣品均為鈣鈦礦結(jié)構(gòu),表征了所制備晶體的微觀形貌,結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能。其中D組分(0.05PSN-0.55PMN-0.35PT-0.05PZ)晶體單晶顆粒呈立方體且尺寸為3×3×3 mm,其平整的暴露面均為(001)面；晶體以層狀方式生長,其生長機(jī)制為搭橋生長；該晶體的矯頑場Ec～3.52kV/cm,三方四方相變溫度Tr-t～104℃,居里溫度Tc-149.5℃,壓電常數(shù)d33～108 pC/N,剩余極化強(qiáng)度P～25.4μC/cm2;隨頻率增加,晶體的相變彌散度減小。采用兩步合成法制備不同組分配比的xPSN-yPMN-zPT-hPZ, (x/y/z/h=6/60/33/1,5/58/34/3,5/55/35/5,5/53/35/7)四元鐵電陶瓷,研究了PZ含量對PSN-PMN-PT-PZ四元鐵電陶瓷的微觀形貌和電學(xué)性能的影響。研究表明：所制備的陶瓷試樣均為純的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。此外,隨著PZ含量的增加,PSN-PMN-PT-PZ四元鐵電陶瓷居里溫度逐漸Tc升高(134～160℃),介電常數(shù)降低,并且其相變彌散度也增強(qiáng)。所有組分中, 0.05PSN-0.55PMN-0.35PT-0.05PZ組分表現(xiàn)出良好的綜合性能：其居里溫度Tc=151℃、壓電常數(shù)d33=325pC/N、機(jī)電耦合系數(shù)kp=54.34%、最大介電常數(shù)εm=7779、介電損耗tanδ=0.02。
【關(guān)鍵詞】：PSN-PMN-PT-PZ 鐵電單晶 晶體生長 鐵電陶瓷 性能表征
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O78;TQ174.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 主要符號表6-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 弛豫鐵電晶體概述11-16
• 1.2.1 弛豫鐵電晶體的弛豫特性11
• 1.2.2 弛豫鐵電晶體基本結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.3 弛豫鐵電晶體的電疇12-14
• 1.2.4 介電性能14
• 1.2.5 壓電性能14
• 1.2.6 鐵電性能14-16
• 1.3 準(zhǔn)同型相界的確定16-17
• 1.3.1 二元、三元體系準(zhǔn)同型相界的確定16-17
• 1.3.2 四元體系準(zhǔn)同型相界的確定17
• 1.4 鐵電晶體的生長方法17-18
• 1.5 弛豫鐵電晶體存在的主要問題18-19
• 1.5.1 晶體生長缺陷18-19
• 1.5.2 晶體生長中高溫坩堝腐蝕19
• 1.5.3 晶體成分均勻性19
• 1.6 國內(nèi)研究進(jìn)展19-20
• 1.7 論文研究的主要內(nèi)容20-21
• 1.8 論文研究的目的和意義21-22
• 2 實(shí)驗(yàn)方法與研究過程22-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原材料與設(shè)備22-23
• 2.2 研究過程23-24
• 2.2.1 研究方案23
• 2.2.2 技術(shù)路線23-24
• 2.3 組分配比24-25
• 2.4 晶體制備過程25-26
• 2.4.1 合成原料25
• 2.4.2 生長晶體25
• 2.4.3 提取晶體25-26
• 2.5 陶瓷的制備過程26-27
• 2.5.1 混合球磨26
• 2.5.2 烘干26
• 2.5.3 預(yù)燒結(jié)26-27
• 2.5.4 二次球磨和成型27
• 2.5.5 等靜壓和排膠27
• 2.5.6 燒結(jié)27
• 2.5.7 陶瓷制樣27
• 2.6 晶體和陶瓷的形貌和相結(jié)構(gòu)27-28
• 2.6.1 宏觀與微觀形貌27
• 2.6.2 相結(jié)構(gòu)27-28
• 2.7 晶體的電疇組態(tài)28
• 2.8 鍍銀、滲銀28
• 2.9 晶體和陶瓷的介電性能28-29
• 2.10 晶體和陶瓷的壓電性能29-30
• 3 高溫溶液法生長PSN-PMN-PT-PZ晶體的結(jié)構(gòu)與性能30-50
• 3.1 晶體形貌30-39
• 3.1.1 凝固試樣外形30-31
• 3.1.2 晶體宏觀形貌31-32
• 3.1.3 晶體微觀形貌32-39
• 3.2 晶體相結(jié)構(gòu)39-40
• 3.3 晶體電疇變化40-44
• 3.4 晶體電學(xué)性能44-48
• 3.4.1 介電性能44-48
• 3.4.2 壓電性能48
• 3.4.3 鐵電性能48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 4 PSN-PMN-PT-PZ四元陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能50-61
• 4.1 PSN-PMN-PT-PZ陶瓷的相結(jié)構(gòu)50
• 4.2 PSN-PMN-PT-PZ陶瓷的微觀形貌50-55
• 4.2.1 宏觀形貌50-51
• 4.2.2 微觀形貌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 介電性能55-58
• a) 介電頻譜56-57
• b) 介電溫譜57-58
• 4.3.2 壓電性能58
• 4.3.3 鐵電性能58-59
• 4.3.4 機(jī)電耦合系數(shù)59
• 4.4 本章總結(jié)59-61
• 5 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文67-68
• 致謝68-70

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本文編號：640684