【摘要】：高性能的壓電材料對于現代技術以及科學研究都有著至關重要的作用。其中,鈣鈦礦型的壓電材料具有最優(yōu)異的壓電性能,在其研究歷程中,弛豫基鐵電單晶的出現使得壓電性能有了巨大的提高。例如,在目前商用主流弛豫基鐵電單晶Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x Pb Ti O3(PMN-x PT)中,壓電系數可以達到d332800p C/N,機電耦合系數可以達到k3394%,這種優(yōu)異的壓電性能稱為巨壓電性。弛豫基鐵電單晶巨壓電性來源的探索對于其壓電性能的進一步提高及新型壓電材料的設計有著重要的指導意義。在多種影響因素中,晶體結構是影響弛豫基鐵電單晶性能的重要因素。對弛豫基鐵電單晶結構的研究,是進一步探索其巨壓電性來源的基礎。然而,到目前為止,對于弛豫基鐵電單晶的結構,尤其是對其準同型相界(Morphotropic Phase Boundary,MPB)組分范圍單晶復雜的結構的認識還遠遠不足。針對目前存在的不足,本論文從以下幾個方面對PMN-x PT體系單晶的結構進行了研究。首先對PT組分連續(xù)變化的PMN-x PT(x=0.30-0.37)單晶相結構及疇結構隨組分的演變進行了研究。利用高能同步輻射X射線衍射(Synchrotron radiation X-ray Diffraction,SXRD)從樣品PT組分為x=0.30的一端開始進行連續(xù)的取點測試,并且轉動樣品得到了倒空間H0L、0KL和HHL三個倒易面的高能SXRD衍射斑。結合典型樣品點的SXRD-3D-倒易空間成像(Reciprocal Space Mapping,RSM)及壓電力顯微鏡(Piezoresponse Force Microscopy,PFM)測試結果,對PMN-x PT體系單晶的相結構和疇結構隨組分的演變進行了直觀而系統(tǒng)的分析。確定了樣品MPB組分區(qū)域單斜(Monoclinic,M)相的存在,在整體上確定了組分連續(xù)變化的PMN-x PT單晶相結構隨組分的變化過程,并直觀的研究了不同的相過渡區(qū)域的結構演變過程及特點。深入分析了T相組分范圍晶體的結構,確定了T相樣品區(qū)域中的孿疇組合的演變過程,并分析了不同的孿疇狀態(tài)下晶格的旋轉方向和角度。另外,在利用實驗測試結果對晶體的結構進行分析的同時,利用分析得到的晶體結構及典型樣品點的晶格參數,對三個倒易面的其它高能SXRD衍射斑進行定量模擬,并與實驗結果相對照,對結構分析結果進行了驗證。然后,選取MPB組分范圍內兩相過渡區(qū)域的PMN-0.34PT單晶,對其相結構及疇結構,及其在電場作用下的疇翻轉過程和特點進行了研究。利用SXRD-3D-RSM衍射斑,直觀的分析了PMN-0.34PT單晶中的相共存狀態(tài),并且利用不同的衍射斑之間的過渡確定了本樣品中整體的孿疇組合。利用PFM掃描結果分析了疇結構的分布,根據疇壁的取向和特點確定了樣品掃描區(qū)域MC相疇具體的孿疇組合,并計算出了此樣品中MC相自發(fā)極化的偏轉角度。在樣品上選取MC相疇區(qū)域,利用PFM導電探針施加逐步增加的探針針尖直流電壓進行極化,每次極化后進行原位PFM掃描,觀察疇結構的翻轉過程及疇壁的變化,并分析了不同種類的MC疇的翻轉特點。最后,選取MPB組分范圍附近的PMN-0.30PT單晶,對其相結構和疇結構隨溫度及外加電場的演變進行了研究。利用介電溫譜的測試從整體上確定樣品的相變趨勢,利用偏光顯微鏡和PFM直觀的觀察其疇結構及相結構隨溫度的演變。然后,利用變溫電滯回線(P-E)和電流-電場(I-E)曲線的測試,分析不同溫度下的晶體對外加電場的響應,得到了PMN-0.30PT單晶中容易發(fā)生場致相變且漏電現象較弱的溫度區(qū)間。隨后,在此溫度區(qū)間中選取一個溫度點,利用偏光顯微鏡原位的研究了疇結構在電場作用下的演變及場致相變過程,并研究了帶電場降溫過程中疇結構及相結構的演變。另外,觀測并分析了PMN-0.30PT單晶疇結構在PFM探針針尖直流電壓作用下的翻轉過程,并研究了探針針尖直流電壓極化區(qū)域的疇結構隨時間和溫度的演變趨勢。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ134.33

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張先懿;何軍;;聚偏氟乙烯薄膜的制備及其壓電性能和應用的探討[J];化學世界;1992年11期

2 褚濤;艾遼東;龍西法;;鈮鉭酸鈉鉀鋰-銦酸鉍鐵電壓電性能的研究[J];無機材料學報;2014年01期

3 忻雋;鄭燕青;施爾畏;;材料壓電性能的第一性原理計算回顧與展望[J];無機材料學報;2007年02期

4 石緒忠;袁多榮;郭世義;段秀蘭;;A_3BGa_3Si_2O_(14)(A=Ca,Sr;B=Nb,Ta)晶體研究進展[J];人工晶體學報;2007年06期

5 張福學;;生物組織的壓電性及其應用[J];國外醫(yī)學.生物醫(yī)學工程分冊;1985年03期

6 王鴻;周新民;張仲猷;;冷卻條件對鋯鈦鉛陶瓷的壓電性能和老化行為的影響[J];硅酸鹽通報;1982年02期

7 曾白飛;吳報銖;沈壽彭;吳林生;;聚偏氟乙烯共混體系的壓電性及其分子運動[J];有機化學;1985年03期

8 賀連星,李承恩;大功率PZT材料錳摻雜改性研究[J];功能材料;2000年05期

9 李紅艷,劉景和,李建立,邢洪巖,張亮,徐斌;Li_2B_4O_7材料制備及性能的研究[J];材料科學與工程;2001年03期

10 劉敏,高國偉;聚偏二氟乙烯的壓電性[J];壓電與聲光;1989年05期

相關會議論文 前10條

1 羅大兵;郝華;劉韓星;李艷鋒;歐陽世翕;;影響0-3型復合材料壓電性能的因素分析[A];第五屆中國功能材料及其應用學術會議論文集Ⅲ[C];2004年

2 付健;左如忠;;堿金屬鈮酸鹽基無鉛壓電材料的電疇結構及其對壓電性能的影響[A];第十七屆全國高技術陶瓷學術年會摘要集[C];2012年

3 張能輝;單金英;邢晶晶;;單鏈DNA分子刷生物層的壓電性能[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

4 趙祥永;羅豪u&;張海武;孫仁兵;李曉兵;任博;鄧昊;;無鉛固溶體鐵電單晶的生長、結構與壓電性能[A];第十六屆全國晶體生長與材料學術會議論文集-04壓電、鐵電、閃爍和其它功能晶體[C];2012年

5 岳晴雯;王威;張耀耀;鄧昊;任博;羅豪u&;;PIMNT壓電單晶長度伸縮振動模式下的最優(yōu)切型及其溫度穩(wěn)定性研究[A];第十六屆全國晶體生長與材料學術會議論文集-04壓電、鐵電、閃爍和其它功能晶體[C];2012年

6 萬玉慧;李振榮;徐卓;姚熹;;極化條件對PIN-PMN-PT單晶介電和壓電性能的影響[A];第十六屆全國晶體生長與材料學術會議論文集-04壓電、鐵電、閃爍和其它功能晶體[C];2012年

7 董顯林;陳慧婷;王永令;;PSZT系相變陶瓷壓電性能的溫度依賴性[A];94'全國結構陶瓷、功能陶瓷、金屬/陶瓷封接學術會議論文集[C];1994年

8 高澤亮;;新型低對稱晶體BaTeMo_2O_9壓電性能研究[A];中國晶體學會第四屆全國會員代表大會暨學術會議學術論文摘要集[C];2008年

9 姜勝林;王筱珍;張緒禮;;MnO對改性鈦酸鉛陶瓷壓電性能的影響[A];94'全國結構陶瓷、功能陶瓷、金屬/陶瓷封接學術會議論文集[C];1994年

10 曾一明;鄭燕青;施爾畏;;Si_3N_4晶體的壓電性能計算預測[A];第15屆全國晶體生長與材料學術會議論文集[C];2009年

相關重要報紙文章 前1條

1 王學敏 賀信萊 楊善武 尚成嘉 武會賓;細化中溫轉變組織的弛豫技術[N];世界金屬導報;2004年

相關博士學位論文 前10條

1 王瑞雪;弛豫基鐵電單晶鈮鎂酸鉛—鈦酸鉛相結構及疇結構研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

2 秦亞琳;鈮酸鉀鈉基無鉛壓電陶瓷的壓電性能與電疇結構的研究[D];山東大學;2015年

3 羅俊;含金屬芯壓電纖維的制備、表征及其力學問題研究[D];南京航空航天大學;2014年

4 王瑋;鈦酸鋇—鋯酸鋇—鈦酸鈣三元鐵電陶瓷的準同型相變及電性能[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

5 徐丹;復合摻雜BaTiO_3基陶瓷的電學性能及壓電機制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

6 胡程鵬;鈮酸鉀鈉單晶生長及巨壓電性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

7 李彩霞;鈦酸鋇鈣基無鉛鐵電陶瓷的壓電性和多鐵性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

8 曹文萍;鈦酸鉍鈉基鐵電陶瓷的電性能與溫度穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

9 吳良科;PVDF-HFP復合材料壓電性能研究[D];浙江大學;2016年

10 胡軼;基于聲弛豫吸收譜線峰值點的氣體傳感技術研究[D];華中科技大學;2016年

相關碩士學位論文 前10條

1 王宇;PMN-0.33PT單晶疇結構與壓電性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 劉志剛;Pb_(0.925)Ba_(0.075)Nb_2O_6高溫壓電陶瓷的結構和電學性能研究[D];陜西師范大學;2015年

3 秦翔;退火及氣氛燒結對偏鈮酸鉛基壓電陶瓷結構及電學性能的影響[D];陜西師范大學;2015年

4 方靚;BaTiO_3-BiFeO_3壓電陶瓷材料研究[D];電子科技大學;2014年

5 潘恒祥;靜電紡聚偏氟乙烯纖維膜制備及壓電性能優(yōu)化研究[D];東華大學;2016年

6 楊帆;LiNbO_3 和CeO_2改性高溫鉍層狀陶瓷Bi_4Ti_3O_(12)的結構與性能研究[D];景德鎮(zhèn)陶瓷學院;2015年

7 呂沖;石墨烯量子點/聚偏氟乙烯復合材料高壓下晶型變化及壓電性能的研究[D];西南交通大學;2016年

8 茹扎·阿巴合;高溫鉍層鈦酸鉍鈉壓電陶瓷的復合改性研究[D];山東大學;2016年

9 李丹洋;CaBi_4Ti_4O_(15)基復合陶瓷的制備及性能研究[D];華南理工大學;2016年

10 靖羽佳;鈮鎂酸鉛—鈦酸鉛與鈮鈧鎂酸鉛—鈦酸鉛單晶機電性能和熱穩(wěn)定性的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

，

本文編號：2287577