下载文档原格式
一、什么是透明铁电磁材料透明铁电陶瓷诞生于七十年代初，它除了和透明陶瓷家族的其它成员一样，象玻璃般地透明外，还有一般铁电陶瓷的特性。
所谓"透明"就是能透过光线，而且透过它能看清对面的东西。
"铁电陶瓷"就不能依此类推，说它是含铁的陶瓷。
其实一般铁电陶瓷本身并不含铁，尤其是透明铁电陶瓷如果含有少量铁会大大改变它的光学性能，稍多含量的铁就会使它变成完全不透明，"铁电"二字的由来只是因为它具有和铁磁体相对应的一些性能。
其电性与铁磁体的磁性几乎一一对应，人们就称它为铁电体，透明铁电陶瓷只不过是一种透明的多晶铁电体。
目前制得的透明度高、电光性能好的铁电陶瓷是一种锆钛酸铅镧陶瓷。
透明铁电陶瓷的本领很大，它能把电，光，机械形变等几个物理量结合在一起相互发生作用，因而在新技术中有许多奇妙和功能，如用它做成的立体眼镜能在电视机荧光屏上看到有空间三维立体概念的景物，它对电光技术，彩色电视的发展将起很大的促进作用。
铁电陶瓷材料的研究现状和应用2013-08-02 15:33:001、层状铁电陶瓷（1）Bi系目前，研究较多、并且用于制备铁电陶瓷材料的是钙钛矿结构的锆钛酸铅（简称PZT）系列。
此系列的突出优点是剩余极化较大Pr（10~35 μC/cm 2）、热处理温度较低（600℃左右）。
但是随着研究的深入，人们发现，在经过累计的极化反转之后PZT系列性能退化，主要表现在出现高的漏电流和较严重的疲劳问题，另外，铅的挥发对人体也有害。
因此研究和开发性能优良且无铅的铁电陶瓷具有重要的现实意义。
而铋系层状钙钛矿结构材料属于铁电材料类且性能较好又不含铅，因此受到人们的广泛关注。
（2）(Pb,Ba)(Zr,Ti)O3系(Pb,Ba)(Zr,Ti)O3（简称PBZT）系陶瓷与Pb(Zr,Ti)O3(PZT)同属于ABO3型钙钛矿结构，具有较大的电致伸缩应变，在电子微位移动领域已得到广泛应用。
二谈电致、磁致伸缩材料功能及应用一、电致伸缩材料在外电场作用下电介质所产生的与场强二次方成正比的应变，称为电致伸缩。
这种效应是由电场中电介质的极化所引起，并可以发生在所有的电介质中。
其特征是应变的正负与外电场方向无关。
在压电体中（见压电性），外电场还可以引起另一种类型的应变；其大小与场强成比例，当外场反向时应变正负亦反号。
后者是压电效应的逆效应，不是电致伸缩。
外电场所引起的压电体的总应变为逆压电效应与电致伸缩效应之和。
对于非压电体，外电场只引起电致伸缩应变。
电介质在电场作用下发生弹性形变的现象。
是压电效应的逆效应。
因电介质分子在电场中发生极化，沿电场方向排列的分子相互吸引而引起。
当场强大小发生周期性变化时，能引起材料沿电场方向发生振动。
若在电介质材料(如钛酸钡等)两端所加交变电压的频率与材料的固有频率相同时，材料将发生共振。
（1）电致伸缩效应与压电效应电致伸缩效应也是一种基本的机—电耦合效应，但是对它的实研究开展得较迟，因为电致伸缩是个二次效应，通常由其产生的形变非常小，给实验带来了困难，因此人们对它不太熟悉。
众所周知，电介质晶体在外电场作用下应变与电场的一般关系式=⋅+⋅⋅式中，第一项表示逆压电效应;d为压电系为: S d E M E E数，第二项表示电致伸缩效应;M为电极伸缩系数，它是由电场诱导极化而引起的形变与电场平方成正比。
逆压电效应仅在无对称中心晶体中才有;而电致伸缩效应则为所有电介质晶体都有，不过一般说来它是很微弱的。
压电单晶如石英、罗息盐等它们的压电系数比电致伸缩系数大几个数量级，结果在低于IMV/m的电场作用下只看到第一项的作用，即表现为压电效应。
在一般铁电陶瓷中，电致伸缩系数比压电系数大，在没有极化前虽然单个晶粒具有自发极化但它们总体不表现净的压电性。
在极化过程中净的极化强度被冻结(即剩余极化)并产生一个很强的内电场，如BaTIO。
陶瓷净的剩余极化产生一个27MV/m的内电场，这样高的内电场起了电致伸缩效应的偏压作用，因此极化后陶瓷在弱外电场作用下产生宏观线性压电效应。
ZnO基材料的压电、铁电、介电与多铁性质研究进展作者：门保全， 郑海务， 张大蔚， 马兴平， 顾玉宗， MEN Bao-quan， ZHENG Hai-wu，ZHANG Da-wei， MA Xing-ping， GU Yu-zong作者单位：门保全,MEN Bao-quan(河南大学物理系,微系统物理研究所,光伏材料省重点实验室,开封,475004;河南农业职业学院,郑州,451450)， 郑海务,张大蔚,马兴平,顾玉宗,ZHENG Hai-wu,ZHANG Da-wei,MA Xing-ping,GU Yu-zong(河南大学物理系,微系统物理研究所,光伏材料省重点实验室,开封,475004)刊名：硅酸盐通报英文刊名：BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY年，卷(期)：2009，28(4)被引用次数：0次1.郑海务.孙利杰.张杨退火温度对6H-SiC衬底上ZnO薄膜发光性质的影响[期刊论文]-人工晶体学报 20072.Lin Y C.Chen M Z.Kuo C C Electrical and optical properties of ZnO:Al film prepared on polyethersulfone substrate by RF magnetron sputtering 20093.Kim S.Seo J.Jang H W Effects of ambient annealing in fully 002-textured ZnO:Ga thin films grown on glass substrates using RF magnetron co-sputter deposition 20094.Sanchez N.Gallego S.Muňoz Magnetic States at the Oxygen Surfaces of ZnO and Co-Doped ZnO 20085.Xin M J.Chen Y Q.Jia C Electro-codeposition synthesis and room temperature ferromagnetic anisotropy of high concentration Fe-doped ZnO nanowire arrays 20086.Kumar R.Singh A P.Thakur P Ferromagnetism and metal-semiconducting transition in Fe-doped ZnO thin films 20087.Onodera A.Tamaki N.Jin K Ferroelectric properties in piezoelectric semiconductor Zn1-xMxO(M=Li,Mg) 19978.zgürü.Alivov Y I.Liu C A comprehensive review of ZnO materials and devices 20059.Pearton S J.Norton D P.Ip K Recent progress in processing and properties of ZnO 200510.Onodera A.Tamaki N.Kawamura Y Dielectric activity and ferroelectricity in piezoelectric semiconductor Li-doped ZnO 199611.Onodera A.Yoshio K.Satoh H Li-substitution effect and ferroelectric properties in piezoelectric semiconductor ZnO 199812.Joseph M.Tabata H.Kawai T Ferroelectric behavior of Li-doped ZnO thin films on Si(100) by pulsed laser deposition 199913.Dhananjay.Nagaraju J.Krupanidhi S B Effect of Li substitution on dielectric and ferroelectric properties of ZnO thin films grown by pulsed-laser ablation 200614.Ni H Q.Lu Y F.Liu Z Y Investigation of Li-doped ferroelectric and piezoelectric ZnO films by electric force microscopy 200115.Yang Y C.Song C.Wang X H Giant piezoelectric d33 coefficient in ferroelectric vanadium doped ZnO films 200816.Zhang Y J.Wang J B.Zhong X L Influence of Li-dopants on the luminescent and ferroelectric properties of ZnO films 200817.Lin Y H.Ying M H.Li M Room-temperature ferromagnetic and ferroelectric behavior inpolycrystalline ZnO-based thin films 200718.Zhang K M.Zhao Y P.He F Q Piezoelectricity of ZnO films prepared by sol-gel method[期刊论文]-Chinese Journal of Chemical Physics 200719.Yu L G.Zhang G M.Zhao X Y Fabrication of lithium-doped zinc oxide film by anodic oxidation andits ferroelectric behavior 200920.Zou C W.Li M.Wang H J Ferroelectricity in Li-implanted ZnO thin films21.Dhananjay Singh S.Nagaraju J Dielectric anomaly in Li-doped zinc oxide thin films grown by sol-gel route 200722.Dhananjay.Nagaraju J.Choudhury P R Growth of ferroelectric Li-doped ZnO thin films for metal-ferroelectric-semiconductor FET 200623.Dhananjay.Nagaraju J.Krupanidhi S B Off-centered polarization and ferroelectric phase transition in Li-doped thin films grown by pulsed-laser ablation 200724.Yang Y C.Song C.Wang X H V5+ ionic displacement induced ferroelectric behavior in V-doped ZnO films 200725.Yang Y C.Song C.Wang X H Cr-substitution-induced ferroelectric and improved piezoelectric properties of Zn1-xCrxO 200826.Schuler L P.Valanoor ler P The effect of substrate materials and postannealing on the photoluminescence and piezo properties of DC-sputtered ZnO 200727.Wang X B.Song C.Li D M The influence of different doping elements on microstructure,piezoelectric and resistivity of sputtered ZnO film 200628.Wang X B.Li D M.Zeng F Microstructure and properties of Cu-doped ZnO films prepared by dcreactive magnetron sputtering 200529.Juang Y.Chu S Y.Weng H C Phase transition of Co-doped ZnO 200730.Ghosh C K.Malkhandi S.Mitra M K Effect of Ni doping on the dielectric constant of ZnO and its frequency dependent exchange interaction 200831.Spaldin N A Search for ferromagnetism in transition-metal-doped piezoelectric ZnO 200432.Yang Y C.Zhong C F.Wang X H Room temperature multiferroic behavior of Cr-doped ZnO films 20081.学位论文杜朝玲Sr<,m-3>Bi<,4>Ti<,m>O<,3m+3>铁电氧化物和ZnO基稀磁半导体的拉曼光谱研究2007拉曼光谱学是研究物质元激发、结构和其它等物理性质的重要手段之一。
外场对取向性铁电材料电畴和性能的影响【摘要】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... 更多还原【Abstract】 As an important functional material,ferroelectric materials have been widely used in microelectronics and micro-mechanical systems. Recently, theresearch on ferroelectric materials has become a hot. The ferroelectric properties are affected by crystallization, orientation etc. The orientation plays an important role in improving electrical properties. To further improving ferroelectric properties, the oriented ferroelectric materials are drawing more and more attention. Relaxation single cryst... 更多还原【关键词】BaTiO3；织构；PMN-32PT单晶；电畴；偏光显微镜；【Key words】BaTiO3；Texture；PMN-32PT single crystal；domain；polarizing microscope；摘要3-5Abstract 5-6主要符号表9-101 绪论10-221.1 引言10-111.2 无铅压电陶瓷概述11-171.2.1 无铅压电陶瓷的研究进展11-141.2.2 织构化陶瓷14-171.3 弛豫铁电单晶概述17-201.3.1 弛豫铁电单晶的研究进展17-181.3.2 弛豫铁电单晶的制备方法18-201.3.3 弛豫铁电单晶的电畴研究201.4 本文的研究目的和意义20-221.4.1 选题的背景和意义20-211.4.2 研究内容21-222 实验方法和过程22-312.1 钛酸钡织构陶瓷的实验研究过程22-272.1.1 前驱体制备22-232.1.2 流延成型23-242.1.3 素坯排塑242.1.4 烧结24-252.1.5 组织、结构分析和性能测试25-272.2 PMN-PT弛豫铁电单晶的实验研究过程27-312.2.1 试样的制备272.2.2 晶体的定向和切割27-282.2.3 PMN-32PT样品的研磨、抛光282.2.4 样品的清洗282.2.5 样品的退火28-292.2.6 试样的极化工艺292.2.7 压电性能的测试292.2.8 介电性能的测试292.2.9 电畴组态观察29-313 模板晶粒生长法制备的钛酸钡织构化陶瓷的组织与性能31-363.1 钛酸钡模板313.2 预烧粉体XRD分析31-323.3 流延膜XRD分析32-333.4 陶瓷样品的体积密度33-343.5 钛酸钡织构陶瓷样品的组织34-353.6 本章小结35-364 外场对钛酸钡陶瓷性能的影响36-424.1 样品制备364.2 实验结果及分析36-404.2.1 无偏置电压下钛酸钡陶瓷的介电性能36-394.2.2 偏置电场下BT陶瓷的介电性能39-404.3 钛酸钡陶瓷的介电非线性机理40-414.4 本章小结41-425 外场对PMN-32PT单晶的电畴形貌的影响42-545.1 PMN-32PT单晶样品的结构425.2 [100]_(cub)切型PMN-32PT单晶电畴在温度场下的行为42-495.2.1 [100]_(cub)切型PMN-32PT单晶电畴在升温过程中的行为42-445.2.2 [100]_(cub)切型PMN-32PT单晶电畴在降温过程中的行为44-455.2.3 [100]_(cub)切型PMN-32PT单晶电畴在不同温度区段的消光行为45-495.3 [100]_(cub)切型PMN-32PT单晶电畴在直流电场下的行为49-515.3.1 [100]_(cub)切型PMN-32PT单晶电畴在正向电场下的行为49-505.3.2 [100]_(cub)切型PMN-32PT单晶电畴在反向电场下的行为50-515.4 [100]_(cub)切型PMN-32PT单晶电畴在交流电场下的行为51-535.5 本章小结53-546 外场对PMN-32PT单晶性能的影响54-586.1 电场对[100]_(cub)切型PMN-32PT单晶介电性能的影响54-566.2 力场对[100]_(cub)切型PMN-32PT单晶的性能影响56-576.3 本章小结57-587 结论58-60参考文献。
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。
0.9PMN-0.1PT弛豫铁电陶瓷制备及介电性能张崇辉;王晓娟;张晓娟;朱长军【摘要】铌镁酸铅-钛酸铅陶瓷由于其优异的性能而有着广泛的应用．采用两步法制备了组分为0.9Pb（Mg2/3Nb1/3）O3-0.1PbTiO3（0.9PMN-0.1PT）的弛豫铁电陶瓷，并对其介电-温度特性和热释电特性等进行了研究．结果表明，0.9PM N-0.1PT 陶瓷介电-温度曲线服从 Uchino和 No-mural改进的居里-外斯定理，表现出很强的介电弛豫特性，介电峰明显宽化，频率色散强烈，峰值温度 Tm 随频率增大向高温移动，弛豫因子达到1.89．热释电流密度曲线平缓，在整个加热范围均有电荷释放，室温时热释电系数达到100 pC · m -2 K -1．%The lead magnesium niobate-lead titanate ceramics are extensively use due to their excellent di-electric properties .The relaxor ferroelectricceramic0.9Pb(Mg2/3Nb1/3)O3-0.1PbTiO3(0.9PMN-0.1PT) was fabricated through two steps method .The dielectric properties ,dielectric constant and loss depend-ent on temperature ,pyroelectric ,were experimentally investigated .The results show that the dielectric constant-temperature curve obey the modified C-W law by Uchino and Nomural .The 0.9PMN-0.1PT ceramic reveal strong dielectric relaxor behavior ,wide dielectric peak ,strong frequency dispersion ,and the peak temperature Tm shift to higher with the frequency increasing ,the relaxor factor is 1 .89 .The py-roelectric curve change slowly and continuously release charges during whole heating process .The pyroe-lectric coefficient is 100pC · m -2 K -1 inroom temperature .【期刊名称】《纺织高校基础科学学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P351-354)【关键词】0.9PMN-0.1PT陶瓷;介电常数;热释电【作者】张崇辉;王晓娟;张晓娟;朱长军【作者单位】西安工程大学理学院，陕西西安710048;西安工程大学理学院，陕西西安710048;西安工程大学理学院，陕西西安710048;西安工程大学理学院，陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】O4870 引言以Pb（Mg1／3Nb2／3）O3（简写为PMN）为代表的弛豫铁电体因在压电和介电性能方面有着其他铁电体不可比拟的优异性而备受关注［1－2］.PMN的介电温谱表现出强烈的频率依赖和宽化相变，而PbTiO3（简写为PT）则是典型的软模铁电体，室温下为四方（P4mm）铁电相（FE），PMN可以和PT以任意比例形成固溶体（1－x）Pb（Mg1／3Nb2／3）O3－xPbTiO3（记为PMN－PT）陶瓷或单晶，随着PT含量的增加从典型的三方弛豫铁电向四方铁电体过渡，准同型相界在x＝0.33附近，准同型相界处的PMN－PT具有极高的压电系数、电致伸缩系数［3］.而PMN含量高的PMN－PT，以其高介电常数、相对低的烧结温度和由“弥散相变”（Diffused Phase Transition，简称DPT）引起的较低容温变率，被认为是高密度储能的多层电容器在技术上和经济上理想的候选材料，这类材料的制备和性能研究备受关注.本文采用两步法制备了0.9Pb（Mg1／3Nb2／3）O3－0.1PbTiO3 铌镁酸铅－钛酸铅弛豫铁电陶瓷，并测试了陶瓷的基本介电性能.1 材料制备按照化学组分0.9Pb（Mg2／3Nb1／3）O3－0.1PbTiO3 配料，原料为Nb2O5、MgCO3Mg（OH）2·4H2O、PbO、TiO2，均为分析纯.一般制备当中Mg元素通过氧化镁（MgO）引入，为了增加活性，本文选用碱式碳酸镁（MgCO3Mg （OH）2·4H2O）代替氧化镁，采用铌铁矿预产物合成法，传统的陶瓷烧结工艺，第一步用MgCO3Mg（OH）2·4H2O与Nb2O5 先合成铌酸镁（MgNb2O6），即按式（1）称取 MgCO3Mg（OH）2·4H2O 和2Nb2O5，与无水乙醇混合，湿法球磨5h，80℃烘干，压块，1 100℃煅烧6h，得到纯度大于96%的 MgNb2O6.第二步合成铌镁酸铅－钛酸铅粉体（0.9PMN－0.1PT），即将第一步合成的MgNb2O6与PbO和TiO2按式（2）摩尔比称取，混合加适量无水乙醇湿法球磨5h，80℃烘干，850℃预烧2h，得到钙钛矿结构的0.9PMN－0.1PT.将得到的0.9PMN－0.1PT二次球磨，得到颗粒细小均匀的粉体，加入5%的PVA水溶液粘合剂，造粒，170MPa冷压成型，1 240℃烧结2h成瓷，得到直径为10.5mm的柱状陶瓷棒.将陶瓷棒沿垂直于轴向切割成厚度为0.7mm的薄圆片，两圆面披银，作为电极.电滞回线的测定采用aixACT公司生产的TF ANALYZER 2000型电滞回线测量仪；陶瓷样品的压电常数d33采用中国科学院声学研究所生产的ZJ－3A型准静态d33测量仪进行测量，测量频率为110Hz.介电测量采用计算机控制的HP4284LCR阻抗分析仪，频率范围在0.1kHz～100kHz.2 介电性能测试2.1 电滞回线图1为0.9PMN－0.1PT陶瓷电滞回线，电滞回线是表征铁电体材料的重要手段，能够反映铁电材料基本特点，也是区别不同铁电体的简便方法.如图1所示，表现为“纤细”型电滞回线，正是弛豫铁电体区别于正常铁电体的重要特征之一.一般正常铁电体电滞回线接近“矩形”，剩余极化强度和矫顽场较大，而0.9PMN－0.1PT陶瓷剩余极化强度和矫顽场较小，分别为13.4μC·cm－2和0.56kV·mm－1.当电场从0开始逐渐增大时，样品极化强度也逐渐增大，但并未从0开始增加，而图1可看出极化强度是从－0.34μC·cm－2开始增加，这是由于样品不是原始状态，部分极化，已经有很小的剩余极化强度，并且本次电滞回线测试时样品放置与之前的极化电场相反，如果电滞回线测试时为新鲜样品，则电场从0开始增加时，极化强度也是从0开始，即电滞回线的起点从原点O开始.2.2 介电温度特性介电特性（介电常数和介电损耗）是铁电材料的重要物理性能之一，是铁电体被广泛应用的重要选择依据.介电性能对外界环境条件有强烈的依赖，主要是使用环境中外场，如温度、电场和压力等［4］.外场条件发生变化，其介电性能就发生很大变化，是因为铁电体材料作为一类重要的功能材料，在外场作用下，材料内部结构发生了变化［5］.测量介电性能在外场下的变化也成为判断外场诱导铁电材料相变的重要手段之一.图1 0.9PMN－0.1PT陶瓷电滞回线图2 0.9MN－0.1PT陶瓷介电温度特性曲线——1kHz；－－－10kHz；－－－100kHz图2为0.9PMN－0.1PT陶瓷介电特性随温度变化曲线.左纵坐标为0.9PMN－0.1PT的相对介电常数，右纵坐标为0.9PMN－0.1PT的介电损耗.温度从室温均匀升温至300℃，频率选择1.0kHz，10kHz和100kHz.可见，0.9PMN－0.1PT 陶瓷的介电性能随温度变化很明显.开始升温时，介电常数随温度升高而增加，频率色散很强，继续升温，介电常数开始下降，频率色散消失，3个频率对应的介电常数曲线重合，当温度更高时，介电常数继续下降.介电常数曲线峰在较低的温度时出现，介电峰值ε′m达到1.85×104（1kHz）.将介电常数峰值ε′m对应的温度称为峰值温度，记为Tm，峰值温度也强烈依赖于频率，随频率升高，峰值温度Tm向高温移动，介电峰值降低.如图2中的插图所示，1.0kHz，10kHz和100kHz频率对应的介电峰值温度分别为36.1℃，39.3℃和43.1℃，这一特点正是PMN型弛豫铁电体的重要特征之一［6］.从室温开始升温，0.9PMN－0.1PT陶瓷介电常数就表现出强的频率色散，这表明0.9PMN－0.1PT陶瓷在室温下的初始态就是弛豫铁电相［7］.随着温度升高，微畴数量增加，尺寸减小，介电峰值温度处标志着微畴大量出现.继续升温，开始出现顺电相，随温度升高而逐渐增加.0.9PMN－0.1PT陶瓷由温度诱导的弛豫铁电到顺电相变是一个渐变过程，区别于典型铁电体在一特定温度点全部相变为顺电相，在介电－温度曲线上形成一个尖锐峰，并且介电常数遵循居里－外斯定理［8］：式（3）中C为居里－外斯常数，TC为居里温度，即铁电－顺电相变温度.而0.9PMN－0.1PT陶瓷介电常数变化已经不服从居里－外斯定理，而是在温度高于Tm以上，服从Uchino和Nomural改进的居里－外斯定理：其中γ为弛豫因子，1≤γ≤2，γ＝1为铁电体，如钛酸铅PbTiO3（PT），γ＝2为典型弛豫铁电体，如纯的Pb（Mg1／3Nb2／3）O3（PMN），随着PT含量的增加，γ值减小.利用式（4）对0.9PMN－0.1PT陶瓷1.0kHz对应的介电常数拟合，得到γ＝1.89，同样表明0.9PMN－0.1PT陶瓷弛豫特性较强.0.9PMN－0.1PT陶瓷介电损耗tanδ也明显依赖频率，损耗随温度变化曲线也出现了损耗峰.损耗峰位置随频率增加向高温移动，但是损耗峰比介电峰出现的早，更接近室温，而且损耗峰值随频率增大而增大.当温度继续上升，损耗迅速减小，在介电峰值温度附近达到最小值，几乎接近0.再继续升温，介电损耗仍然很小，几乎不变.直到约230℃，1.0kHz对应的损耗开始增大，这主要是漏导在高温下急剧增大导致.图3 0.9PMN－0.1PT陶瓷热释电曲线2.3 热释电特性所有铁电材料都属于热释电体，热释电谱的测量也是一种表征铁电材料的有效方法，比介电温谱能更敏锐的反映铁电体在温度条件下内部结构发生的变化.另外PMN－PT也因其优异的热释电特性成为热电成像器件的理想材料，被广泛应用于热成像仪、热探测器和热敏测量仪器.图3为0.9PMN－0.1PT陶瓷热释电曲线，放电电流密度随温度变化曲线（J－T）.样品在直流电场下充分极化，压电系数d33约为65pC·N－1，置于加热炉内，以3℃·min－1的升温速度从室温均匀加热至150℃，然后停止加热，自然冷却，实时测量样品电荷释放电流.从室温开始加热就有较大的电流，约0.5nA·cm－2，室温热释电系数为100pC·m－2 K－1.随着温度升高，热释电电流密度增加.当温度达到约45℃时，电流密度达到最大值Jm，约1.02nA·cm－2，这一温度与介电峰值温度Tm相吻合.继续升温，J开始逐渐减小，直到150℃仍然有明显的电荷释放.0.9PMN－0.1PT陶瓷的热释电曲线表现为平缓，峰值宽化，在较大的温度范围内均有电荷释放，这也是其本身的介电弛豫特性所决定的.不同于典型铁电体和反铁电／铁电相变陶瓷，这些材料的热释电曲线都是在相变点呈现一极窄的尖锐峰，电荷在相变点瞬间释放［9］.铁电体在电场作用下，电偶极子趋于电场方向，电场增大，极性微区合并成铁电畴，铁电畴继续长大，这样在样品两电极间建立了电场，外电场撤除，这种电场仍然能够保持，这一电场又在电极表面从空气中吸附了电荷，吸附电荷屏蔽了内部电场.当温度升高，自由能增加，引起电畴转向和尺寸减小，内部电场减小，电极表面吸附电荷被释放.从0.9PMN－0.1PT陶瓷的热释电曲线可以看出，在升温过程中，内部电畴是一个连续渐变过程，不像典型铁电体在相变点突然发生旋转.就在温度高于Tm很大范围，仍有电荷释放，同样也说明，当温度T＞Tm，顺电相逐渐增多，弛豫铁电相逐渐减少.3 结论（1）两步法合成了性能良好的0.9PMN－0.1PT弛豫铁电陶瓷，制备条件以1 100℃合成 MN，850℃预烧，1 240℃烧结为最佳.（2）0.9PMN－0.1PT陶瓷介电常数非常大，具有较强的介电弛豫特性，表现为介电峰宽化的弥散相变（DPT），频率色散明显.（3）室温热释电系数为100pC·m－2 K－1，升温过程连续释放电荷.【相关文献】［1］ TANG Yanxue，ZHAO Xiangyong，FENG Xiqi，et al.Pyroelectric properties of［111］－oriented Pb（Mg1／3Nb2／3）O3－Pb－TiO3crystals［J］.Appl Phys Lett，2005，86（8）：082901（1－3）.［2］ PRIYA Shashank，RYU Jungho，CROSS L E，et al.Investigation of ferroelectric orthorhombic phase in the Pb（Zn1／3Nb2／3）O3－PbTiO3system［J］.Ferroelectrics，2002，274：121－126.［3］许桂生，罗豪甦，王评初，等.新型弛豫型铁电单晶PMNT的铁电与压电性能［J］.科学通报，1999，44（20）：2157－2161.［4］ WAN Q，CHEN C，SHEN Y P.Effects of stress and electric field on the electromechanical properties of Pb（Mg1／3 Nb2／3）O3－0.32PbTiO3single crystals ［J］.J Appl Phys，2005，98：024103（1－5）.［5］江冰，方岱宁.铁电材料的本构关系即相关问题研究进展［J］.力学进展，1998，28（4）：469－475.［6］ ZHAO X，DAI J Y，WANG J，et al.Relaxor ferroelectric characteristics and temperature－dependent domain structure in a（110）－cut（PbMg1／3Nb2／3O3）0.75（PbTiO3）0.25single crystal［J］.Physical Review B，2005，72：064114（1－7）.［7］樊慧庆，徐卓，张良莹，等.钨青铜结构弛豫型铁电陶瓷Sr0.5Ba0.5Nb2O6的制备及其场致热释电行为［J］.科学通报，1996，41（24）：2201－2203.［8］钟维烈.铁电物理学［M］.北京：科学出版社，2000：3－4.［9］ ZHANG Chonghui，XU Zhuo，GAO Junjie，et al.Release charges under external fields of PbLa（Zr，Sn，Ti）O3ceramic［J］.Chinese Physics B，2011，20（2）：027701（1－3）.。
