(1-x)PST-xPZT弛豫铁电陶瓷的介电与压电性能研究

以普通氧化物烧结方法(一步法)和先驱体法(两步法),在1200℃～1350℃的温度下,制备了(1-x)Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-xPb(Zr0.52Ti0.48)O3(以下简称PSTZT)弛豫铁电陶瓷.实验发现在所有掺杂成分中,各种烧结温度都得到了钙钛矿含量很高(几乎100%)的PSTZT陶瓷样品.SEM分析表明,PSTZT陶瓷晶体颗粒饱满、晶界明显,形状比较有规则;从介电性能和压电性能分析可以看出,两种工艺制备的PSTZT陶瓷样品的电学性能没有明显的区别.     

(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷的压电与热释电性能研究

利用先驱体法(简称两步法)合成了(1-x)PST-xPZT(0.1≤x≤0.5)(简称为PSTZT)驰豫铁电陶瓷.用XRD对PSTZT弛豫铁电陶瓷的相结构进行了表征.结果表明用两步法制备的所有PSTZT样品中均无焦绿石相存在.其钙钛矿相成分随烧结温度升高而增加.PSTZT陶瓷的温度峰值介电常数可以达到约20000.PSTZT陶瓷在室温附近的热释电系数为(3-6)×10-8C/(cm2·K),讨论了PSTZT陶瓷的压电性能与掺杂PZT组分之间的关系.     

(1-x)Pb(Sc_(0.5)Ta_(0.5))O_3-xPbTiO_3弛豫铁电陶瓷介电和压电性能的研究

采用氧化物混合烧结法,在烧结温度为1250℃的条件下,制备了(1-x)Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-xPbTi O3弛豫铁电陶瓷,并对其压电性能和介电性能进行了研究.发现在x=0.45时,(1-x)Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-xPbTi O3弛豫铁电陶瓷体系具有较好的压电性能和介电性能,实验结果表明该体系的准同型相界应该在x=0.45附近.     

PZT铁电陶瓷的低频内耗研究

用传统的固态反应法制备了Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电陶瓷,在低频扭摆上采用强迫振动的方式,在0.05～4Hz的频率范围内测量了PZT铁电陶瓷的内耗温度特征.在室温至350℃的内耗-温度曲线上,290℃和150℃附近分别出现两个弛豫型内耗峰P1和P2,并且在50℃附近观察到一个较低的内耗峰.根据Arrhenius关系,分别计算得到P1的激活能E1=2.09eV,τ01=3×10-20s,P2的激活能E2=1.04eV,ι02=8×10-14s,并且分析了P1和P2内耗峰的机制.     

(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3-x(Bi_(0.1)La_(0.9))FeO_3无铅压电陶瓷的微结构与电学性能的研究

采用传统固相法制备了新型(1-x)B i0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-x(B i0.1La0.9)FeO3无铅压电陶瓷,利用XRD、SEM等测试技术表征了该陶瓷的晶体结构、表面形貌、压电和介电性能.研究结果表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能形成纯的钙钛矿固溶体.压电性能随x的增加先增加后减少,在x=0.005时压电常数及机电耦合系数达到最大值(d33=149pC/N,kp=0.270).     

PSBN铁电陶瓷介电性能的研究

研究了球磨工艺以及掺杂Ｆｅ２Ｏ３对ＰＳＢＮ陶瓷介电性能的影响，在球磨过程中，由于球的磨损，使用不同的磨球等效于对ＰＳＢＮ陶瓷掺入不同的微量添加剂，通用铁球球磨不同时间和掺入不同Ｆｅ２Ｏ３的对比实验，表明球磨时间越长掺入添加剂的量越多，当选用合适的磨球及球磨时间的时候，得到高介（ε≥４０００）Ｘ７Ｒ瓷料。     

利用脉冲激光剥蚀技术制备PZT铁电薄膜

利用脉冲激光剥蚀技术在抛光的硅片上制备出了Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３铁电薄膜，经过淀积后的激光退火工艺，大大改善了这种膜的铁电性，研究了影响薄膜性能的多种因素，利用Ｘ射线衍射，分析了薄膜的结构，测量了薄膜的居里温度和电滞回线。     

非化学计量比对PZN—PT系铁电陶瓷结构稳定性的影响

本文研究了非化学计量比对ＰＺＮ—ＰＴ—ＢＴ铁电陶瓷结构稳定性的影响，结果表明，过量Ｚｎ２＋及过量Ｂａ２＋均对ＰＺＮ—ＰＺ—ＢＴ结构稳定性有利，但Ｂａ２＋过量超过一定量时，结构稳定性有下降趋势．     

LiNbO_3陶瓷溅射靶材的制备工艺研究

采用改进的陶瓷烧结工艺，研究了用于射频磁控溅射工艺的大尺寸薄型ＬｉＮｂＯ３陶瓷靶材的烧结工艺，解决了烧结过程中Ｌｉ２Ｏ的外逸造成成分偏差和Ｌｉ２Ｏ含量偏低时不易得到致密陶瓷的问题，探讨了Ｌｉ２Ｏ在烧结过程中的作用，制备出了高强度的ＬｉＮｂＯ３＋Ｌｉ２Ｏ系列陶瓷靶材．     

Bi0.04Sr0.94TiO3铁电陶瓷的合成与变温介电谱研究

采用固相反应一次烧结成型的方法制备了Bi0.04Sr0.94TiO3弛豫铁电陶瓷,着重研究了烧结条件对陶瓷的外形和介电性能的影响.结果表明,适当的压力和粉末湿度能促进样品压制成型,较慢的升降温速率有利于样品受热均匀,优化陶瓷的外形,改善微观结构.变温低频介电谱测量分析表明,所合成的Bi0.04Sr0.94TiO3陶瓷样品的主相的确是弛豫铁电相,而且性能稳定.     

(Na_(0.3)K_(0.7))NbO_3铁电半导体陶瓷的PTC效应

本文研究了GeO_2-K_2CO_3和MoO_3掺杂的(Na_(0.3)K_(0.7))NbO_3铁电半导体陶瓷的PTC效应。导出了存在粒间相情况下铁电体表面势垒表示式,这是对Heywang模型的一种修正,利用修正的Heywang模型对(Na,K)NbO_3半导体陶瓷的PTC效应进行了解释。     

Pb_（1－x）Ca_xTiO_3铁电薄膜的制备

合成了稳定性良好的用于溶胶－凝胶法制备Ｐｂ＿（１－ｘ）Ｃａ＿ｘＴｉＯ＿３（ｘ＝０．１～０．３）薄膜的涂液。研究了不同掺Ｃａ量对薄膜晶相结构和相变温度的影响。用旋涂法在（１００）ＭｇＯ单晶衬底材料上生长出均匀、无缺陷的钙铁矿结构（１００）择优取向的Ｐｂ（Ｃａ）ＴｉＯ＿３薄膜，取向率大于９５％。测定了在（１１１）Ｓｉ单晶衬底材料上得到的Ｐｂ（Ｃａ）ＴｉＯ＿３陶瓷薄膜的电学性质。     

La_(1-x)Ca_xMnO_3的电子结构与磁有序研究

采用DV-Xa分子轨道法计算了不同掺杂浓度的立方结构钙钛矿La_(1-x)Ca_xMnO_3体系的电子结构,分析了体系磁电特性随钙浓度变化的特征.结果表明:自旋相关的锰3d—氧2p轨道杂化出现在整个体系中.未掺杂体系具有金属型导电性,费米能级处多数自旋子带的态密度高于少数子带.随着掺杂浓度的提高,体系发生金属-半金属相变.与此同时,锰离子磁矩单调降低,与3d带自旋交换劈裂的变化规律一致.掺杂的钙提高了锰3d和氧2p电子波函数的交迭,加强了Mn-O-Mn超交换作用,使CaMnO3呈现G型反铁磁态.LaMnO_3中锰3d和氧2p波函数的交迭最弱,呈铁磁有序.     

(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)03-xPbTi03陶瓷的结晶特性与介电性能研究

在钽钪酸铅中加入钛酸铅,形成具有复合钙钛矿结构的钽钪酸铅-钛酸铅固溶体(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-xPbTiO3(简称PSTT(x)),可有效提高钽钪酸铅材料体系的居里点、降低其制备温度,从而扩大PST体系的应用范围.用常规氧化物合成电子陶瓷方法制备了钽钪酸铅-钛酸铅弛豫铁电陶瓷,采用XRD,SEM等分析技术,研究了PSTT(x)陶瓷的结晶特性和微观形貌,测试了PSTT(x)陶瓷的介电性能.实验结果表明,利用常规氧化物合成电子陶瓷方法可以合成钙钛矿结构的PSTT(x)陶瓷,其钙钛矿相的含量可达到90%以上,最高达100%.SEM分析表明,PSTT(x)陶瓷的晶粒饱满、晶界清晰.PSTT(x)陶瓷的热滞温度随x的不同,大致在6～12℃之间变化;PSTT(x)陶瓷的居里常数C*为3.7～8.3×106 K2.     

(1-x)PST-xPZT弛豫铁电陶瓷阻抗谱的研究

将具有良好热释电性的Pb(Sc0.5Ta0.5)O3(PST)与Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)复合,制备出了具有钙钛矿结构的(1-x)PST-xPZT(PSTZT)驰豫铁电陶瓷.对极化后的PSTZT样品进行了小信号交流阻抗谱测试,发现PSTZT的交流阻抗谱主要由压电振子谐振圆和部分陶瓷晶粒晶界圆组成.从前者获得了PSTZT全部压电陶瓷参数,从后者推出了晶粒是电阻塞产生的主要原因.     

数据科学范式下的钙钛矿结构铁电新材料研究

 材料基因组计划倡导预测式新材料研发理念,推进高通量数据生产和利用技术,关注材料全生命周期价值。因此,材料基因组计划的执行需要在材料科学系统工程的框架下,集成统一计算、实验和理论等研究方法,以数据科学新范式为牵引、协同运用实验观测、理论建模和计算仿真研究范式,最终建立相关材料体系的性能与材料基因（原子系统的组成与结构）、工艺参数与使役条件之间的量化关系和数据库,实现新材料的按需设计和应用。本文在简单探讨科学研究范式、材料基因组计划和材料科学系统工程基本概念和方法的基础上,以钙钛矿结构氧化物铁电压电材料研究为例,探讨了数据科学范式下的新材料研究实践。结果表明,数据挖掘驱动的新材料设计确实可以降低探索时间和实验任务,加快新材料的发现和应用进程。     

xCaTiO_3-(1-x)LaAlO_3陶瓷微波介电性能的研究

采用传统固相反应法制备x Ca Ti O3-(1-x)La Al O3(0.55≤x≤0.69)(CTLA)陶瓷,研究CTLA陶瓷的物相,微观结构及微波介电性能.结果表明,烧结温度在1 400℃时,陶瓷的微波性能最佳,介电常数在35~47之间,Q×f≥35 000 GHz.随着Ca Ti O3含量的增大,频率温度系数趋零,当x=0.67时,陶瓷具有最佳的微波性能:εr=45,Q×f=36 684 GHz,τf=6.02×10-6/℃.1     

Li2CO3掺杂0.98(K0.5Na0.5)NbO3-0.02AETiO3陶瓷的介电与压电性能

采用常规电子陶瓷工艺,制备了1.0% Li2CO3掺杂的0.98(K0.5 Na0.5)NbO3-0.02AETiO3(AE=Mg、Ca、Sr和Ba)陶瓷(NKN-AET-Li).X射线衍射图谱(X-ray diffraction:XRD)显示所有样品均为钙钛矿结构,其中NKN-CaT-Li争NKN-SrT-Li陶瓷在室温下为正交-四方共存相,同时具有高的相对密度(＞96%);Li2CO3的掺杂提高了NKN-AET-Li陶瓷的居里温度(Tc≥400℃),并明显降低了其正交-四方相变温度To-t; NKN-CaT-Li和NKN-SrT-Li陶瓷室温下具有比较高的压电性能(d33=197 pC/N,243 pC/N;kp=0.32,0.34),并且其介电及压电性能在50～200℃温度范围内均表现出优良的热稳定性.     

热压制备KTa1—xNbxO3铁电陶瓷及性质

本文详细地研究了通氧热压烧结参数(T,P,t)对KTN铁电陶瓷密度的影响,获得优化烧结条件;制备出密度为理论值的98.4%,电阻率为10~(12)Ω·cm的KTN陶瓷.对KTN陶瓷的介电性能和热释电系数测量表明:成份为x=0.5和0.6的样品在室温范围内,介电常数为2000,介电损耗tanδ=0.002,热释电系数λ=2×10~(-8)coul/cm~2K.该陶瓷材料可用于制作热释电探测器.