伪三元弛豫铁电晶体的生长、组织与性能

【摘要】以Relaxor-PbTiO3形成的组分位于准同型相界(MPB)的PMN-xPT弛豫铁电单晶具有优异的压电、介电、机电耦合、场致应变、热释电和声光等性能,将在高性能水声换能器,医学超声成像,压电驱动器,热释电探测器,声导波器件等方面有广泛的应用前景。但是PMN-xPT单晶的三方-四方相变温度(约60-80℃)和矫顽场(约2kV/cm)较低,当晶体应用于高温和高电场下时很容易退极化,大大降低其性能和工作中的稳定性。此外,PMN-xPT单晶生长时经常伴随有焦绿石相的出现,大大恶化晶体的诸多性能。针对以上问题,本论文以Relaxor1-Relaxor2-PbTiO3构成组分位于MPB的三元体系PSN-PMN-PT,并采用高温溶液法和布里奇曼法生长出了该体系的晶体,对晶体的形貌结构、生长机理及电学性能进行了观察分析和表征。1.采用高温溶液法生长出A、B、C、D和E组分的晶体,晶体多呈淡黄色赝立方形态,为钙钛矿相结构,最大尺寸为4mm。晶体表面出现数微米大小的蚀坑和空洞,晶体中存在大量整齐排列宽度约为200nm的直线形生长台阶条纹,{100}面能够成为热力学上稳定存在的外露晶面,晶体生长机制为二维成核层状生长。晶体介电常数为2285-5216,介电损耗为0.024-0.150,压电常数为820-1454pC/N,矫顽场为4.05-4.98kV/cm。晶体三方-四方相变温度为90-117℃,居里温度为149-158℃。2.采用布里奇曼法生长出F组分的晶体,晶体呈淡黄色,为钙钛矿相结构,尺寸为Φ25x55mm。晶体介电常数为1058-6272,介电损耗为0.019-0.081,压电常数为428-2290pC/N,矫顽场为4.03-6.29kV/cm。晶体三方-四方相变温度约为67-75℃,居里温度约为130-158℃。较低的相变温度和性能与布里奇曼法生长的晶体由于分凝导致的成分不均匀有很大的关系。3.PSN-PMN-PT弛豫铁电晶体的三方-四方相变温度和矫顽场均高于PMN-xPT弛豫铁电晶体。PSN的加入能够稳定钙钛矿相,抑制焦绿石相的形成。
【作者】胡万辉；
【导师】惠增哲；
【作者基本信息】西安工业大学，材料物理与化学，2014，硕士
【关键词】PSN-PMN-PT晶体；形貌结构；生长机理；相变温度；矫顽场；电学性能；

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