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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(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3籽晶生长出的Pb(In1/2Nb1/2)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

立体微型器件的微制造技术及其在微机电系统(MEMS)的应用

李敬锋

无机材料学报

综述了近年来与微型机电系统(MEMS)相关的材料微制造和微加工技术的最新研究进展.重点介绍了如何利用硅晶片作为微型模具来制备压电陶瓷和热电材料的微型柱状阵列结构和反应烧结碳化硅微型转子等微制造技术,并展望了材料微制造技术在研制微型医疗器件和微型移动能源方面的应用前景.

关键词: MEMS , microfabrication , microscale materials processing , microdevice , piezoelectric , thermoelectric

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

硅掺杂PMS-PZT材料的晶界行为对畴结构和压电性能的影响

朱志刚 , 李宝山 , 李国荣 , 郑嘹赢 , 殷庆瑞

无机材料学报

运用XRD、TEM、EDS等实验手段,研究了Si离子掺杂对PMS-PZT材料的相结构、微观结构以及电畴形貌的影响.XRD测试结果表明,所有材料都显示钙钛矿结构,四方度(c/a)随着掺杂量的增加而增大.TEM研究结果表明,随着Si离子掺杂量的增加,电畴的形貌由鱼刺型过渡到微米级的带状畴,最后转变为波浪状的电畴.EDS表明在材料的晶界处含有纳米级的SiO2和PbSiO3,并且发现单斜晶系的孪晶ZrO2在晶界附近析出.本文对孪晶ZrO2的析出及其析出量随着硅离子含量增加而增加的原因作了解释,最后对材料压电性能的降低进行了探讨.

关键词: 锑锰锆钛酸铅 , TEM , piezoelectric , domain structure

{110}cub切型Pb(Mg1/3Nb2/3)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

PBLZT弛豫铁电陶瓷的动态及偏压介电和压电特性

伍建新 , 庄志强

无机材料学报

测量了3mol%Ba掺杂的PLZT10/65/35弛豫铁电陶瓷的电滞回线、横向场诱应变、偏压下的介电常数和压电常数,并根据电滞回线和场诱应变曲线的斜率计算了动态介电常数和压电常数.实验表明,电场<8kV/cm时,动态介电常数比偏压介电常数大很多,电场>8kV/cm时,差值随电场增大而减小;电场在3~15kV/cm之间时,动态压电常数比偏压压电常数大很多,电场<3kV/cm及>15kV/cm时,动态压电常数和偏压压电常数相差不大.

关键词: 介电 , piezoelectric , dynamic , DC bias , relaxor ferroelectric ceramic

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Ba2-xSrxTiSi2O8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

烧结温度对PMS-PZT系陶瓷显微结构和压电性能的研究

朱志刚 , 李宝山 , 李国荣 , 张望重 , 殷庆瑞

无机材料学报

研究了不同烧结温度对Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-PbZrO3-PbTiO3(PMS-PZT)系压电陶瓷显微结构和压电性能的影响.实验结果表明:在1240℃、2h条件下烧结,能获得最优的综合性能:εr=1530、d33=374、Kp=0.6、tanδ=0.41%、Qm=1250,可以满足压电变压器和超声马达等大功率场合下的使用要求.与此同时,当烧结温度为1100-1150℃时,材料仍然具有良好的压电性能:εr=1370、d33=348、Kp=0.57、tanδ=0.62%、Qm=1620(1150℃),因此可以作为中低温烧结的多层器件用厚膜材料.高温显微镜、SEM、TEM和EDS等研究表明,PMS-PZT系陶瓷具有很宽的烧结温度区域,特别是中低温烧结时仍能成瓷并具有高的压电性能,主要是因为PbO和Sb2O5在较低烧结温度下(1100℃)能够形成过渡液相促进陶瓷烧结,随着烧结温度的升高,它们能够重新进入晶格形成单一钙钛矿结构.

关键词: 锑锰锫钛酸铅 , piezoelectric , sintering temperature , liquid phase

Bi3NbTiO9的结构与电学性能

章贞 , 晏海学 , 董显林 , 王永龄

无机材料学报

用传统固相法成功制备出了致密的、相对密度超过95%的Bi3NbTiO9(BNT)压电陶瓷;采用XRD和SEM对陶瓷的结构和晶粒形貌进行了表征;测出了BNT陶瓷在居里温度点附近的介电特性,同时确定了该陶瓷的居里温度Tc为914℃电滞回线的测试显示了该材料典型的硬铁电性,经过高温极化,测出材料的压电常数d33=7pC/N.

关键词: Bi3NbTiO9 , ferroelectricity , dielectric properties , ceramics

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

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