弛豫型铁电体序列

收稿日期:2007-03-05基金项目:博士点基金(20040056055#)金属Π石墨Π聚合物ΠBaT iO 3复合PT C 材料的研究。

作者简介:丰红军(1979-),男,河南虞城人,硕士研究生。

联系人:袁启海,电话:(022)27892832,E 2mail :fhj @ 。

文章编号:1004-9533(2009)01-0005-05锆钛酸钡二元陶瓷的制备及其介电性能丰红军,曲远方,单　丹,宋建静(天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室,天津300072)摘要:研究了不同Z r ΠT i 原子数比下锆钛酸钡二元陶瓷的晶格结构与介电性能。

试样的制备采用传统的固相法,经1300℃保温210h 获得烧结良好的陶瓷试样。

试验结果显示:随着Ba (Z r x T i 1-x )O 3体系中Z r 含量的增加,晶格常数a 增加,晶体四方性降低,Z r 的引入还抑制了离子空穴的生成,介质损耗因此降低;经XRD 衍射分析表明,在Ba (Z r x T i 1-x )O 3化合物中x 在0125～0135变化范围内,试样中存在立方顺电与四方铁电的准同相界。

关键词:钙钛矿;晶格常数;介电常数;弛豫中图分类号:　文献标识码:APreparation of BSZTO and Its Dielectric PropertiesFE NG H ong 2jun ,QU Y uan 2fang ,SH AN Dan ,S ONGJian 2jing(K ey Laboratory for Advanced Ceram ics and M achining T echnology of M inistry of Education ,School of M aterials Science and Engineering ,T ianjin University ,T ianjin 300072,China )Abstract :The lattice structure and dielectric properties of BSZT O with different atom ratio of Z r to T i were studied.Well 2sintered sam ples were synthesized at 1300℃for 210h by ambient atm osphere in conventional ceramics fabrication technique.The experimental results showed that with the increasing of Z r content in Ba (Z r x T i 1-x )O 3system ,the lattice constant a increased and the tetrag onality of crystal decreased ,Z r doping als o restrained the ion vacancies ,which decreased the loss tangent.XRD analysis indicated MP B (m orphotropic phase boundary ),in which trig onal and tetrag onal symmetry coexisted ,existed in Ba (Z r x T i 1-x )O 3for x =0125—0135.K ey w ords :perovskite ;lattice constants ;dielectric properties ;relaxation 锆、钛酸铅是目前应用最为广泛的一类压电陶瓷[1]。

铁电材料的特性及应用综述孙敬芝（河北联合大学材料科学与工程学院河北唐山 063009）摘要：铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电以及性光学等特性以及原理，铁电材料是具有驱动和传感2 种功能的机敏材料, 可以块材、膜材(薄膜和厚膜) 和复合材料等多种形式应用, 在微电子机械和智能材料与结构系统中具有广阔的潜在应用市场。

关键词：铁电材料；铁电性；应用前景C haracteristics and Application of FerroelectricmaterialSun Jingzhi( Materials Science and Engineering college, Hebei United University Tangshan 063009,China )Abstract:Ferroelectric material has good iron electrical, piezoelectric , pyroelectric and nonlinear optical properties, such as a driver and sensing two function piezoelectric materials, can block material, membrane materials (film and thick film) and the compound Material of a variety of forms such as application, in microelectromechanical and intelligent materials and structures in the system with vast potential application market.Keywords: ferroelect ric materials Iron electrical development trend0前言晶体按几何外形的有限对称图象, 可以分为32 种点群, 其中有10 种点群: 1, 2, m , mm 2, 4,4mm , 3, 3m , 6, 6mm , 它们都有自发极化。

ＤＯＩ：１０．１６１８５／ｊ．ｊｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．２０２１．０４．００２ｈｔｔｐ：／／ｘｂ．ｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ大尺寸ＰＭＴ ＰＴ单晶生长、结构与电学性能朱乾隆，惠增哲，李晓娟，陈怡菲，龙　伟（西安工业大学材料与化工学院／陕西光电功能材料与器件重点实验室，西安７１００２１）摘　要：　为了探究大尺寸ＰＭＴ?ＰＴ单晶生长、结构与电学性能，本文采用高温溶液法成功生长了大尺寸（７ｍｍ×７ｍｍ×５ｍｍ）钙钛矿型弛豫铁电单晶（１?狓）（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３?狓Ｐｂ ＴｉＯ３（ＰＭＴ狓ＰＴ），研究了晶体的成分、结构、介电、压电以及铁电性能。

研究结果表明，所生长晶体的为三方相，组分为ＰＭＴ?３０ＰＴ。

室温下晶体居里温度（犜ｃ）约为５３℃，压电常数约为犱３３＝２３０ｐＣ／Ｎ。

该晶体在较低的温度下表现出优异的电学性能：介电常数εｒ＝３６００，剩余极化强度犘ｒ为２５μＣ·ｃｍ－２，矫顽场犈ｃ约为９．８ｋＶ·ｃｍ－１，拓展了铁电材料在低温环境的应用。

关键词：　ＰＭＴ?ＰＴ弛豫铁电晶体；晶体生长；钙钛矿；电学性能中图号：　ＴＭ２２１；Ｏ７８２ 文献标志码：　Ａ文章编号：　１６７３ ９９６５（２０２１）０４ ０３９７ ０５犌狉狅狑狋犺，犛狋狉狌犮狋狌狉犲犪狀犱犈犾犲犮狋狉犻犮犪犾犘狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳犔犪狉犵犲犛犻狕犲犱犘犕犜犘犜犛犻狀犵犾犲犆狉狔狊狋犪犾狊犣犎犝犙犻犪狀犾狅狀犵，犡犐犣犲狀犵狕犺犲，犔犐犡犻犪狅犼狌犪狀，犆犎犈犖犢犻犳犲犻，犔犗犖犌犠犲犻（ＳｈａａｎｘｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＤｅｖｉｃｅｓ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：　Ｔｈｅｓｔｕｄｙａｉｍｓｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｇｒｏｗｔｈ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌａｒｇｅ?ｓｉｚｅｄＰＭＴ?ＰＴｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓ．Ｔｈｅｒｅｌａｘｏｒｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｏｆｌａｒｇｅ?ｓｉｚｅｄ（１?狓）（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３?狓ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＴ狓ＰＴ）（７ｍｍ×７ｍｍ×５ｍｍ）ｗｉｔｈｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｇｒｏｗｎｂｙｔｈｅｆｌｕｘｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｐｈａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｎｄｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｓ?ｇｒｏｗｎｃｒｙｓｔａｌｓｉｓＰＭＴ?３０ＰＴｗｉｔｈｒｈｏｍｂｏｈｅｄｒａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＴｈｅＣｕｒｉｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（犜ｃ）ｏｆｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｉｓａｂｏｕｔ５３℃，ａｎｄｉｔｓｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔ（犱３３）ｉｓａｂｏｕｔ２３０ｐＣ／Ｎａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｅｘｈｉｂｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｔｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：ｔｈｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔεｒ＝３６００，ｔｈｅｒｅｍｎａｎｔｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙ犘ｒ＝２５μＣ·ｃｍ－２，ａｎｄｔｈｅｃｏｅｒｃｉｖｅｆｉｅｌｄ犈ｃ＝９．８ｋＶ·ｃｍ－１．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｌｏｗ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｅｘｐａｎｄｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：　ＰＭＴ?ＰＴｒｅｌａｘｏｒｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ；ｃｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈ；ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ第４１卷第４期２０２１年８月 西　安　工　业　大　学　学　报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０２１ 收稿日期：２０２１ ０５ ０３基金资助：国家自然科学基金（５１４７２１９７）；陕西省教育厅重点实验室科研计划项目（２０ＪＳ０５８）。

(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷的制备及性能研究1蓝德均、肖定全、陈异、陈强、余小燕、朱建国*(四川大学材料科学与工程学院 四川成都 610064)E-mail: nic0400@摘要：以普通氧化物混合烧结法（本文简称一步烧结法），在1200－1350℃制备了高钙钛矿相的(1-x)Pb(Ta0.5Sc0.5)O3-xPb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电弛豫陶瓷。

实验发现烧结温度和PZT掺入量对样品中的焦绿石相的存在影响很大。

1350℃烧结时在所有研究成分范围内均得到了无焦绿石相的(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷；当x＝0.5时在1200℃温度烧结也可得到无焦绿石相的(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷。

样品的钙钛矿相成分随烧结温度升高而增加。

SEM观察表明(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷结晶致密、晶粒细小。

介电性能测试表明(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷具有弥散型介电响应特征，(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷的居里点T c和压电常数d33随PZT的掺入量的增加而增加。

关键词：PST－PZT陶瓷；弛豫铁电陶瓷；钙钛矿相；一步烧结制备1. 引言钽钪酸铅Pb(Ta0.5Sc0.5)O3（简称为PST）是研究十分广泛的A(B’0.5B’’0.5)O3式复合钙钛矿弛豫铁电陶瓷[1]。

当B位离子化学有序时，PST是一种正常的铁电体，而当B位离子呈现无序分布时，则为一种驰豫型铁电体，展现出较宽的介电温度峰[2]。

PST具有高的室温介电常数（εmax≈25000），大的电致伸缩效应，优良的热释电性能(其峰值热释电系数高达230×10-8C/(cm2•K)) [3]，是制造高性能非制冷红外焦平面阵列的潜在的重要材料。

但是PST的居里点较低（根据钪离子有序度的不同在-5℃－25℃），且需要在相当高的温度下制备（约1500℃）才能合成致密，具有钙钛矿结构性能良好的材料[4]，从而限制了PST陶瓷材料的应用领域。

（PbBa）（Zr,Sn,Ti）O3反铁电弛豫型铁电相界陶瓷的相变
与介
(PbBa)(Zr,Sn,Ti)O3反铁电/弛豫型铁电相界陶瓷的相变与介电、热释电性质
通过对(Pb0.87Ba0.1La0.02(Zr0.6Ti x Sn0.4- x )O3(0.04≤ x ≤0.20)固溶体的介电和偏压热释电性质的研究发现,当Ti含量0.04≤ x ≤0.07时,材料是反铁电四方相,而当0.09≤ x ≤0.20时,材料向弛豫型铁电体转化.在温度-Ti含量相图中, x =0.09附近形成了反铁电-铁电-顺电三相共存点( T tr).该点的相变温度最底;对于0.04≤ x ≤0.07的反铁电四方相,低温下呈现介电弛豫特征,并可被外电场诱导为亚稳铁电态,温度升高时,亚稳铁电→反铁电相变,反铁电→顺电相变引起两个热释电流峰,偏置电场下峰位和峰强均发生移动,在温度-电场相图中也形成了铁电- 反铁电-顺电三相点.从复杂化合物纳米相分离的观点和晶格动力学出发,讨论了相变与电学性能随Ti含量( x)和外电场(E)变化的物理机理.
作者：刘鹏边小兵张良莹姚熹作者单位：刘鹏,边小兵(陕西师范大学物理学与信息技术学院,西安,710062)
张良莹(同济大学功能材料研究所,上海,200092)
姚熹(同济大学功能材料研究所,上海,200092;西安交通大学电子材料研究所,西安,710049)
刊名：物理学报ISTIC SCI PKU英文刊名：ACTA PHYSICA SINICA 年，卷(期)：2002 51(7) 分类号：O4 关键词：反铁电/弛豫型铁电相界,介电性能偏压热释电性质铁电-反铁电-顺电三相点。

弛豫性铁电压电单晶体压电网万学华整理waxeh@近年来，在新型压电晶体的研究中，弛豫性铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅[（1-x）Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x PbTiO3,简记为（PMNT）]和铌锌酸铅钛酸铅[（1-x）PB(Zn1/3Nb2/3)O3-x PbTiO3,简记为PZNT]以其优良的压电性能而令世人注目，1997年Park和Shrout报道，利用熔盐法成功制备了高质量的PZNT单晶，并报道了各种切型的PZNT单晶晶片介电，压电和铁电性能。

如组分为0.92PZN-0.08PT的晶体，沿（001）方向的压电常数d33高达2500pC/N,为PZT材料的3～6倍；压电耦合系数K33为0.94，是现有压电材料中最高的。

世界著名杂志Science评论说，这类材料将是新一代高效能超声换能器和高性能微位移器和微驱动器的理想材料，可以预期，在21世纪初叶，对弛豫性铁电单晶的理论和应用研究将会取得更大的进展。

1．弛豫铁电体含铅弛豫钙钛矿型铁电体是ABO3型钙钛矿型化合物的一个重要分支，其化学通式为Pb(B1,B2)O3，其中B1为低电价，大半径阳离子，如Zn2+,Ni2+,Mg2+,Fe3+,Sc3+等，B2为高电价，小半径阳离子，如Ta5+,Nb5+,W6+等，通过B位不同离子的复合，可得到一系列具有重要应用的复合钙钛矿型结构固溶体。

前苏联学者Smolensky等人于20世纪50年代末首次合成的复合钙钛矿结构铌镁酸铅[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PZN),Pb(Sc1/2Nb1/2)O3(PSN),Pb(Ni1/3Nb2/3)O3(PMN)等系列的固溶体，均具有与PMN类似的介电特性，后来，人们将PMN类材料称为弛豫铁电体（relaxor ferroelectrics,简称RFE），而将BaTiO3等铁电体称为普通铁电体或正常铁电体。

迄今为止，研究最多和应用较广的弛豫铁电体主要是各类铅系复合钙钛矿结构的Pb(B1B2)O3系列材料，最具有代表性的有Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN),铌锌酸铅Pb(Zn1/3Nb2/3)O3(PZN)和钽钪酸铅Pb(Sc1/2Ta1/2)O3(PST)等。

多元系（1-x）PZT-x（0.2PFN-0.2PZN-0.6PNN）铁电陶瓷的微结构和性能柳听前;林啸;周志东;程璇;张颖【摘要】A series of ferroelectric ceramics with variable compositions of （1-x）PZT-x（0.2PFN-0.2PZN-0.6PNN）（x=0.1,0.2,0.3,0.4 and 0.5） were prepared by the precursor method.The proveskite structure and ferroelectric domains were studied by X-ray diffraction（XRD） and transmission electron microscopy（TEM）,respectively.The morphotropic phase boundary was determined and the relations among electric property,composition and microstructure were briefly discussed.It was found from XRD data that with an increase of x value the crystal structures transformed from tetragonal to rhombohedral phase.The transformations from herringbone-like domain patterns with parallel stripes to small relaxor ferroelectric domains,observed by TEM,significantly influenced the electric properties.The Curie temperature decreased apparently with the increase of x values according to the temperature-dependent relative permittivity measurements.The typical feature of relaxor ferroelectrics was observed at x≥0.3 with the maximum dielectric constants of 3050 atx=0.3.At x=0.2 the ceramics exhibited excellent dielectric,piezoelectric and ferroelectric properties： the maximal piezoelectric coefficient reached 485pC/N with the maximal remna nt polarization being 37μC/cm2.The maximal relative dielectric constant of 22000 was achieved at Curie temperature.The morphotropic phase boundary was determined to be0.2x0.3 based on the experiment.%通过设计组分制备出综合性能优异的铁电陶瓷（1-x）PZT-x（0.2PFN-0.2PZN-0.6PNN）（x取0.1、0.2、0.3、0.4和0.5）,确定其准同型相界,并研究了铁电畴结构与材料宏观性能的关系。