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PIN-PT晶体铁电性和压电性的温度稳定性研究

郭益平 , 罗豪甦 , 潘晓明 , 徐海清 , 殷之文

无机材料学报

测试了采用熔体法通过使用异质同构的Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃籽晶生长出的Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-PbTiO₃单晶的铁电、压电性能的温度稳定性,研究结果发现,<001>取向的PIN—PT单晶不但具有非常优越的铁电、压电性能,其室温电容率ε达5000左右,介电损耗因子tgδ-1％,k33值最大可达到95％,d₃₃值最大可达到3000pC/N左右.而且具有很高的温度稳定性,即使测试温度超过150℃,k₃₃值也只下降不到10％.研究结果表明,该晶体是继PMN-PT和PZN—PT单晶之后又一种非常具有发展前途的单晶.

关键词: PIN-PT单晶 , dielectric , piezoelectricity , temperature stability

PMN-PT驰豫铁电单晶及其超声换能器性能研究

李国荣 , 罗豪甦 , 殷庆瑞

无机材料学报

测试了ＰＭＮ－ＰＴ（６７／３３）切型铁电单晶的机电性能，分析了该晶体与常用压电材料在微观结构和机电性能上差异．对该压电单晶未调制下纵向长度伸缩振动模超声换能器性能进行了理论分析．讨论了压电单晶的机械和介电损耗对超声换能器性能的规律．

关键词: PMN-PT单晶 , piezoelectricity , dielectrics , transducer

{110}_cub切型Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃单晶铁电相变的研究

郭益平 , 罗豪甦 , 曹虎 , 徐海清 , 殷之文

无机材料学报

测试了PMNT68/32{110}_cub切型单晶的介电、压电性能和电滞回线,发现单晶铁电性能与所施加的极化电场及单晶中PbTiO3含量的变化密切相关.研究结果表明,相结构的变化是引起铁电性能变化的主要原因,即在<110>取向施加电场诱导出来的正交相是本征亚稳的,它的稳定性不仅取决于所施加的极化电场大小,而且与单晶中PbTiO₃含量的变化密切相关.

关键词: PMNT单晶 , phase transition , piezoelectricity , dielectrics

非铁电压电极性微晶一维生长驱动力分析

张栋杰 , 姚熹

无机材料学报

利用熔融法制备了BaO-SrO-TiO₂-SiO₂玻璃,并在温度梯度条件下制备了极性微晶Ba_2-xSr_xTiSi₂O₈沿c轴一维取向的压电玻璃陶瓷.用X-ray衍射分析和扫描电镜对极性微晶的取向生长结构进行了分析.建立了极性微晶沿c轴取向生长的模型,其结果与实验结果相一致.结果表明在光滑的表面,温度梯度方向和偶极子电场方向都是沿c轴晶格能大的方向,其共同作用的结果使极性微晶沿c轴一维取向生长.

关键词: 极性微晶 , driving force , piezoelectricity , growth along one dimension

Si₃N₄ 晶体的压电性能第一性原理研究

曾一明 , 郑燕青 , 忻隽 , 孔海宽 , 陈辉 , 涂小牛 , 施尔畏

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00180

Si₃N₄是一种具有多种优越物化性能的多功能材料. 采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算对Si₃N₄的高低温相(β、α)进行了对比研究. 对于α相, 计算得晶格常数 a =0.7678nm、 c =0.5566nm, 弹性刚度系数 c ₁₁ = 4.232×10¹¹N/m²、 c ₃₃ =4.615×10¹¹N/m²,压电应变常量 d ₃₃ =0.402pC/N;而对于β相, a =0.7536nm、 c =0.2874nm,弹性刚度系数 c ₁₁ =4.241×10¹¹N/m²、 c ₃₃ =5.599×10¹¹N/m²,压电应变常量则几乎为零. 分析表明Si₃N₄的α、β两相均为高硬高强材料, 这与其结构由四面体组成的网络架构有关. 而Si₃N₄高低温相的压电性能都很差, 特别是β相的压电系数几乎为零, 这与其结构的对称性有关, 高温相结构的对称性更高, 形变引起的离子位移响应抵消更多.

关键词: Si₃N₄ , piezoelectricity , first-principles , crystal structure

材料压电性能的第一性原理计算回顾与展望

忻隽 , 郑燕青 , 施尔畏

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00193

第一性原理计算方法已被广泛应用于材料科学的各个领域. 大多数第一性原理计算都是基于密度泛函理论进行的. 本文从密度泛函理论的基本原理出发, 对第一性原理计算的理论基础作了详细的总结, 并介绍了如何使用密度泛函微扰理论计算材料的压电、介电张量、机电耦合系数以及如何用现代极化理论计算材料的压电性能. 对近期发表的材料压电性能第一性原理计算方面的文献进行了回顾与总结. 最后总结了目前材料压电性能计算方面存在的问题并对其发展前景进行了展望.

关键词: 第一性原理计算 , piezoelectricity , DFT

高温压电薄膜xBiInO3-(1-x)PbTiO3的PLD制备和性能

王伟 , 唐佳伟 , 陈小兵

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2014.13422

采用脉冲激光沉积法制备了四个组分的高温压电薄膜xBiInO3-(1-x)PbTiO3(xBI-PT).X射线衍射谱显示,四个样品均呈(001)取向的单相钙钛矿结构特征.随着x的增大,xBI-PT样品中(111)相对取向率逐步增加.0.20BI-PT样品相对于0.15BI-PT样品,其剩余极化(Pr)略有增加的同时,矫顽场(Ec)也增大;0.25BI-PT的Pr相对于0.15BI-PT略有减小.在～700 kV/cm外场下,0.15BI-PT的Pr和Ec分别为～24 μC/cm2和～93 kV/cm; 0.20BI-PT的Pr和Ec分别为～28 μC/cm2和～125 kV/cm.随着x的增加,样品的居里温度(Tc)逐渐升高,样品0.25BI-PT的Tc高达621℃.0.15BI-PT样品中外在因素对介电非线性的贡献要大于0.20BI-PT和0.25BI-PT样品.这与材料中晶粒的(111)相对取向率有关.

关键词: 薄膜 , 铁电性能 , 压电性能 , 居里温度 , 介电非线性

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