应力场下PZT铁电陶瓷的原位拉曼光谱测试

采用传统固相法得到了晶粒分布均匀,平均晶粒尺寸2~3μm、四方相结构的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3多晶陶瓷。利用四点弯曲应力加载装置,开展了单个晶粒定点和多个单晶粒连续定点的原位拉曼测试。计算了不同应力场下低波速拉曼光学模的相对强度比值(I E(1LO)/I E(2TO)和I E+B1/I E(2TO))。结果表明,I E(1LO)/I E(2TO)和I E+B1/I E(2TO)峰强比均随外加应力绝对值的增加而减小,而随应力作用时间而增大。I E(1LO)/I E(2TO)和I E+B1/I E(2TO)随不同晶粒所受的应力变化而变化,但拉曼光谱的峰位未发生变化。     

MSP方法评价PLZT压电陶瓷的强度

采用MSP方法简便有效地评价了氧化物混合法和机械合金化法制备的PLZT压电陶瓷的破坏强度. MA法制备PLZT陶瓷在较低温度下就能烧结致密,具有较好的化学和结构均匀性.相同温度烧结的PLZT陶瓷不仅比MO方法制备的PLZT陶瓷电学性能好,而且破坏强度也更高.PLZT陶瓷经极化后,破坏强度会下降.     

水热法制备PLZT多元铁电薄膜的研究

研究了在水热条件下制备PLZT(8/65/35)多元铁电薄膜的优化工艺条件。讨论了反应温度,反应历程,反应时间等不同工艺条件对PLZT多元铁电薄膜结构、结晶取向的影响。结果表明,采用两步法合成工艺能够在Ti基片上制备出纯钙钛矿相结构,粒径为1 μm,薄膜厚度为5 μm,介电常数为ε=450的PLZT(8/65/35)多元铁电薄膜。     

改性PLZT陶瓷偏压压电效应的研究

本文讨论了铌和钡改性的PLZT10/65/35铁电陶瓷的横向场诱应变X2,不同温度及偏压下的介电常数K33,平面机电耦合系数kp和弹性柔顺系数SE11,并计算了等效压电常数d31。铌和钡改性的PLZT铁电陶瓷在15kV/cm的电场下横向应变分别为-51×10-4和-4.5×10-4。实验表明它们的k。和d31值可由直流偏压控制,室温下k。的饱和值分别为0.53和0.52,｜d31｜的最大值分别为230pC/N和225pC/N,且压电常数的温度系数都比PMN-PT系陶瓷小得多。     

铁电陶瓷的电畴及畴变观测研究进展

铁电陶瓷材料，特别是锆钛酸铅(PZT)在众多领域具有广泛的应用前景，影响其推广应用的主要因素是使用过程中外电、力场引起的材料性能的退化。观测铁电电畴及畴变的方法对研究其在外场下性能破坏机理、提高其使用的可靠性和预防其失效具有重要的理论和实际意义。本文比较了不同实验方法和测试技术的优缺点，对铁电陶瓷的电畴观测进行了综述，并简要总结了铁电陶瓷的畴变观测技术研究现状，指出了目前该领域研究中存在的问题。     

微波烧结对PLZT陶瓷电学性能的影响

采用部分共沉淀法制备锆钛酸铅镧(PLZT)粉体, 分别用普通马弗炉和微波马弗炉进行烧结成瓷, 对比分析不同烧结方法对PLZT陶瓷的晶体结构、微观形貌和电学性能的影响。结果表明: 微波烧结和常规烧结均成功制备出钙钛矿相PLZT陶瓷。采用微波烧结得到的PLZT陶瓷样品比常规烧结的晶粒细小, 尺寸更均匀, 孔洞较少; 在电学性能相近时, 微波烧结温度远低于常规烧结, 且保温时间远小于常规烧结。在1000℃进行微波烧结, 陶瓷的介电常数ε_r和压电常数d₃₃最大, ε_r为2512, d33为405 pC/N, 此时, 剩余极化强度为16.5 kV/cm, 矫顽场为8.2μC/cm²; 在1250℃常规烧结, 陶瓷的介电常数最大, 为2822, 压电常数最大, 为508 pC/N, 剩余极化强度为21.6 kV/cm, 矫顽场为9.6μC/cm²。     

铅过量PLZT铁电薄膜的制备及其电学性质研究

采用Sol-Gel法,在Pt/TiO2／Si基片上制备了具有不同铅过量（0－20mol%)的PLZT铁电薄膜。分析了薄膜的晶相结构,研究了铅过量对PLZT铁电薄膜的介电性能和铁电性能的影响。结果表明,各薄膜均具有钙钛矿型结构,且各薄膜均呈（110）择优取向。PLZT铁电薄膜的介电性能和铁电性能随铅过量的变化而改变。铅过量为10mol%的薄膜具有最佳的介电性能和铁电性能。     

PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料的制备和性能研究

以乙酸铅、乙酸镧、乙酸氧锆和钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备了掺镧锆钛酸铅(PLZT)凝胶纤维.该纤维经热解、烧结后成为直径约25μm的陶瓷纤维.陶瓷纤维的表面和断面形貌的电子扫描图象表明,该陶瓷纤维均匀致密.用阿基米德法测得陶瓷纤维的密度为:7.78×10³kg/m³.对于直径为4.4mm、厚度为43μm、陶瓷含量为70％的PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料压电片,测得其压电常数d₃₃、机电转换常数k_t分别为:410pC/N和0.631.     

原位Raman光谱技术研究PLZT铁电陶瓷相变

采用传统固相反应法制备了原子比Zr/Ti≈52/48,掺杂少量镧的锆钛酸铅(PLZT)铁电陶瓷材料,X射线衍射分析表明得到的陶瓷粉末样品为纯钙钛矿相。对PLZT铁电陶瓷材料进行不同温度下的原位Raman谱观测,得到了各Raman特征谱的频率和峰强随温度的变化规律。结果表明,从-200℃升温至600℃过程中,准同型相界附近的PLZT铁电陶瓷分别发生了两种相变:在0℃发生了单斜相到四方相的转变,而在350℃发生了四方相到立方相的转变;并且,在-150℃和250℃附近还可能分别发生低温单斜相到高温单斜相和混合相的相变。     

准同型相界附近PZT压电陶瓷电致疲劳性能研究

研究了准同型相界(morphotropic phase boundary 简称MPB)附近不同组分的锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷在交流电场下的电致疲劳特性.发现电场频率对材料的电致疲劳性能有较大影响.高频电场下不同组分PZT材料的疲劳现象均不明显;低频电场下,不同组分的PZT材料疲劳特性差异较大.分析认为氧空位及其缔合缺陷偶极子在不同频率交变电场下的响应差异是其主要原因.拉曼光谱分析表明,低频疲劳后准同型相界区材料中部分菱方相转变为四方相,使其抗疲劳性能下降.     

钛酸铅陶瓷的介电和极化翻转特性研究

以水热纳米粉为前驱粉料,采用传统烧结工艺在950℃制备了致密性高、具有亚微米尺寸晶粒的钛酸铅(PbTiO3)陶瓷,并对其介电温谱和压电响应特性进行了系统的研究。结果表明,PbTiO3陶瓷在低温下的相对介电常数与测试频率无关,在室温以上,随着频率的增加,介电峰值向低温方向移动;压电力显微镜研究结果显示PbTiO3陶瓷中具有明显的微区极化翻转,表明具有较好的铁电性能。     

铌、锑掺杂的PZT95/5型铁电陶瓷材料及其物理性能

研制了以 Nb_2O_5和 Sb_2O(?)掺杂的两类 PZT95/5型铁电陶瓷材料,其介电常数约为300,剩余极化强度 P_r≈30μc/cm~2,居里温度≈210℃。较全面地研究了上述两类材料的介电、热电和铁电等各项物理性能与组成的关系,从而确定了它们的温度组成相图。研究了静态和冲击应力下的相变特性,给出冲击应力下的理论计算和实验测定的电流、电压响应曲线,两者符合得很好。在爆炸冲击应力作用下,在电感负载上获得的最大电流为1360A,能量密度为0.55J/cm~3;在电阻负载上获得的最高电压为145kV。研究结果表明,上述材料的压电性能很差,但在室温附近存在反铁电(AF)→铁电(F)或铁电(F_(RL))→铁电(F_(RH))相变,在结构相变过程中,伴随着剩余极化或体积形变的很大变化,正是这种相变特性使这些材料在爆电、热电和机电换能等方面得到引人注目的应用。     

高取向度PZT铁电薄膜的研制

用无机盐替代锆卤,通过Ｓｏｌ＝Ｇｅｌ方法,合成均匀、稳定的ＰＺＴ溶胶。采用Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｐｉ基片加入ＰＴ过渡层,经快速热处理制备出沿（１００）高度定向的ＰＺＴ陶瓷薄膜,此薄膜具有良好的铁电性能。     

不同基底对掺镧钛酸铅铁电薄膜结晶性能的影响

采用射频磁控溅射技术,使用相同的工艺条件在Si(100)基底和Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上生长了掺镧钛酸铅[(Pb0.9,La0.1)TiO3,PLT10]铁电薄膜。采用常规热处理工艺对两种基底上生长的PLT铁电薄膜在相同条件下进行了退火。用原子力显微镜(AFM)观察PLT薄膜的表面形貌。用X射线衍射技术(XRD)研究PLT薄膜结晶性能。XRD图谱表明硅基底上的PLT在晶化后,各主要晶面的衍射峰均出现,取向呈现多样化;而在铂上的PLT在晶化后,只出现了(111)晶面衍射峰和(222)晶面衍射峰,取向是单一的〈111〉方向。通过对XRD的数据计算可知,在相同条件下退火的PLT薄膜,在铂上的PLT的晶粒尺寸大于在硅基底上的PLT的晶粒尺寸。晶粒尺寸的差异反应出了由于基底的影响而造成薄膜晶化过程中成核方式的差异。     

不同电极形式对掺镧钛酸铅铁电薄膜的介电性能的影响

采用射频磁控溅射技术在Si(100) 基底和Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上生长了掺镧钛酸铅[(Pb0.9,La0.1)TiO3, PLT10]铁电薄膜.用X射线衍射技术(XRD)研究了PLT10薄膜结晶性能.使用光刻工艺在Si(100) 基底的PLT10薄膜上制备了叉指电极,测试了PLT10薄膜的介电性能.在室温下,测试频率为1kHz时,PLT10薄膜的介电常数为386.而采用相同工艺条件制备的具有平行电极结构的PLT10薄膜, 其介电常数为365.但利用叉指电极测试的PLT10薄膜的介电常数和介电损耗随频率的下降比利用平行电极测试的PLT10薄膜的快些.这是因为叉指电极结构引入了更多的界面态影响的缘故.     

掺镧钛酸铅铁电薄膜的电畴与热释电性能研究

采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上生长了掺镧钛酸铅[(Pb0.9La0.1)TiO3, PLT10]铁电薄膜.用X射线衍射研究了PLT10薄膜的结晶相结构.分别使用原子力显微镜和压电响应力显微镜观察了PLT10铁电薄膜的表面形貌和对应区域的电畴结构.测试了PLT10铁电薄膜的电学参数,研究了PLT10铁电薄膜的制备条件与其性能之间的关系.发现在优化条件下制备的PLT10铁电薄膜的介电常数εr为365,介电损耗tgδ为0.02,热释电系数γ为2.20×10-8C·(cm2·K)-1,可以满足制备非制冷红外探测器的需要.     

力电多场鼓包法测定PZT铁电薄膜的横向压电系数

为表征Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3(PZT)薄膜的横向压电性能,以纯力场鼓包测试模型和铁电薄膜材料压电方程为基础,推导了PZT铁电薄膜的力电耦合鼓包本构模型。采用溶胶-凝胶法制备了PZT铁电薄膜,并通过化学腐蚀法获得PZT薄膜鼓包样品。在外加电压为0~14V的条件下进行鼓包测试。结果表明,在纯力场作用下,PZT薄膜的弹性模量和残余应力分别为91.9GPa和36.2MPa;随着电压从2V变化到14V,PZT薄膜的横向压电系数d31从-28.9pm/V变化到-45.8pm/V。本工作所发展的力电耦合鼓包测试技术及力电耦合鼓包本构模型为评价铁电薄膜材料的横向压电性能提供了一种有效的分析方法。     

基于锆钛酸铅薄膜的变形镜微致动器

以锆钛酸铅（PZT）薄膜作为驱动材料,制备了变形镜的微致动器阵列．使用有限元软件对致动器进行了模拟仿真,得到了驱动器上电极尺寸、Si弹性层厚度等参数对致动器性能的影响,获得了最优化的致动器结构．以钙钛矿相的镍酸镧（LNO）作为PZT薄膜在Pt衬底上生长的缓冲层,增强了PZT薄膜的（100）取向,减小了PZT薄膜的内部应力,提高了致动器的驱动性能．最终制备出的1μm厚PZT薄膜驱动的变形镜微致动器,在10V直流电压的激励下,具有2．0μm的变形量．以PZT薄膜作为驱动材料制备的变形镜微致动器阵列,对变形镜致动器的微型化和系统集成度的提高具有重要意义．     

掺钾对PMN基陶瓷有序微区及介电和电致伸缩性能的影响

使用二次合成法制备了不同钾含量的0.80Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.20PbTiO3陶瓷，首先研究了掺钾对PMN基预烧粉体和陶瓷试样相组成的影响，在此基础上详细研究了掺钾对PMN基陶瓷有序微区、介电和电致伸缩性能的影响规律。掺钾对PMN基预烧粉体和陶瓷的相组成影响很小；理论计算和Raman散射光谱分析都表明掺钾使PMN基陶瓷的有序微区的尺寸稍微减小；掺钾也小幅度地减小了PMN基陶瓷的介电和电致伸缩性能，最后分析了掺钾降低介电和电致伸缩性能的原因。