外场对取向性铁电材料电畴和性能的影响
铁电材料作为一类重要的功能材料被广泛地应用于微电子学和微机械系统等领域，成为当前国际上新型功能材料研究领域中的一个热点。铁电材料的铁电性受到晶化、取向等因素的影响，其中，取向对改善电学性能起着非常重要的作用，因而为了更优化地裁剪铁电材料的性能，取向性铁电材料的组织与性能研究越来越引人注目。一直以来，弛豫铁电单晶和织构陶瓷是人们研究铁电材料的两大结构体系。
本文首先采用模板晶粒生长法(TGG)制备了钛酸钡织构陶瓷，并研究了外场对其性能的影响规律；其次利用偏光显微镜研究了不同切向的PMN-32PT单晶电畴组态在外场作用下的变化规律，以及外场对PMN-32PT单晶性能的影响规律。研究结果如下：
1)采用模板晶粒生长(TGG)技术制备了钛酸钡织构陶瓷；发现随烧结温度的升高(1180℃～1250℃)，织构度也随之升高(30.60％～34.62％)；高织构钛酸钡陶瓷获得高的压电常数129 pC/N。
2)不同频率下的介电温谱表明，钛酸钡陶瓷表现出明显的弥散相变特性；相对于商用原料钛酸钡陶瓷，等轴钛酸钡陶瓷和织构钛酸钡陶瓷表现出更小的弥散相变；与等轴钛酸钡陶瓷相比，织构钛酸钡陶瓷的居里温度稍有降低，然而介电常数却明显降低。
3)钛酸钡陶瓷在外加直流偏置电场作用下，具有优异的介电非线性特性。与未加直流偏压相比较，当E=2kV/cm时，所有的钛酸钡陶瓷的介电常数有所升高；随着外加直流偏置电场强度增加，介电常数降低，等轴钛酸钡陶瓷的相变温度有明显变化，而织构钛酸钡陶瓷的相变温度几乎没有变化。
4)在直流电场的作用下[100]cub切型PMN-32PT单晶的新生电畴及其运动方向与电极的方向有关，电畴沿平行于电场方向的生长速度远大于垂直于电场方向的生长速度。在交流电场的驱动下PMN-32PT单晶畴壁的振动频率远远低于交流频率，这正是PMN-32PT单晶弛豫特性的一种体现。
5)PMN-32PT晶体的顺电-铁电相变存在热滞后现象，冷却过程中铁电相在顺电相中形核的过冷度为5℃左右。
6)首次采用DMA测试了PMN-32PT单晶的力学性能，发现其弹性模量E随温度T变化的曲线与介电常数ε随温度T变化的曲线相似，并存在相似的相变过程。
电畴;偏光显微镜;取向性铁电材料;模板晶粒生长法;钛酸钡;织构陶瓷
西安工业大学
硕士
微电子学与固体电子学
惠增哲
2011
中文
TM223
67
2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）