反铁电异质同构体Pb(B1/2Nb1/2)O3，具有很高的居里温度(TC)，如Pb(Tm1/2Nb1/2)O3(PTmN)(TC＞315℃),Pb(Yb1/2Nb1/2)O3(PYN)(TC=302℃),Pb(Lu1/2Nb1/2)O3(PLN)(TC=270℃)，高于经典的反铁电材料PbZrO3(TC=236℃)。其中PTmN的居里温度最高，使得PTmN基反铁电、铁电材料在高温高功率压电铁电器件和高功率储能电容器领域有非常大潜在应用价值。但是由于Tm3+(r=1.02(A))的半径较大，导致PTmN在常压下很难获得纯钙钛矿结构，因此本论文通过向PTmN掺杂其他离子，以便提高PTmN钙钛矿结构的稳定性及相关的电学性能。　　考虑到PbTiO3(PT)铁电体钙钛矿结构的高稳定性，在居里温度以下为四方晶系铁电体，而且具有很高的居里温度。因此本论文首先用两步法高温固相工艺制备了二元系(1-x)PTmN-xPT陶瓷固溶体，所得到陶瓷中仍有少量的烧绿石杂相，其中主要原因在于Tm3+离子半径大，难以占据氧八面体，引起立方相强烈的单斜畸变，导致容易形成烧绿石PbxNb2yO(x+5y)杂相。研究了(1-x)PTmN-xPT陶瓷固溶体相结构，发现与PYN-PT，PLN-PT固溶体的相变行为相似。研究了(1-x)PTmN-xPT陶瓷的介电和铁电性能，根据相结构，绘制了(1-x)PTmN-xPT(0≤x≤0.6)陶瓷的相图，发现三方四方准同型相界(MPB）位于组分x=0.5附近。在组分x≤0.1时为正交晶系反铁电相，0.1＜x＜0.5时为三方晶系铁电相，x＞0.5时为四方晶系铁电相。虽然含有少量烧绿石杂相，MPB组分x=0.5的压电常数依然达到了246pC/N。　　虽然PT的钙钛矿结构非常稳定，但可能由于其铁电相晶胞参数c/a过大，造成在顺电-铁电相变过程中体积变化太大，而且Ti4+半径也较小，无法与PTmN的晶格有很好的匹配，所以PTmN陶瓷中烧绿石相仍然无法得到完全的抑制。而Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)是典型的复合弛豫型钙钛矿铁电体，同样具有很稳定的钙钛矿结构，并且Nb5+，Mg2+半径也较大。因此本论文又通过B位离子共烧法制备了(1-x)PTmN-xPMN陶瓷。研究发现掺杂剂PMN有效提高了PTmN的钙钛矿结构。(1-x)PTmN-xPMN陶瓷在0.02≤x≤0.18的组分范围内是反铁电相，在XRD图谱中，观察到了两套不同类型的超晶格，分别由B位离子有序排列和Pb2+反向平行造成。PMN的引入，虽然降低了PTmN的居里温度，但有效提高了介电常数最大值。PMN的掺杂还有效提高了PTmN的最大极化强度，降低了反铁电-铁电开启电压（EA-F）。(1-x)PTmN-xPMN(0.02≤x≤0.18)陶瓷的储能密度(U）在组分x=0.08达到最大值，相对于PLN，储能密度提高了大约2.5J/cm3。(1-x)PTmN-xPMN(0.02≤x≤0.18)陶瓷的高储能密度(0.780J/cm3≤U≤3.116J/cm)以及其温和的开启电场(120kV/cm≤EA-F≤220kV/cm)使得(1-x)PTmN-xPMN(0.02≤x≤0.18)陶瓷在实际应用中更加安全并且有更多的选择性。　　随着PMN含量的增加，(1-x)PTmN-xPMN陶瓷从x=0.20开始向弛豫铁电体转变。在组分0.3≤x≤0.9的范围内，(1-x)PTmN-xPMN陶瓷为弛豫型铁电体。XRD图谱显示了所有组分都是三方相钙钛矿结构。相对于纯PMN来说，PTmN的引入没有减弱PMN的介电弛豫，而且有效提高了PMN的居里温度。通过P-E曲线观察到了典型的窄细铁电电滞回线，这种特性使得这些组分作为储能电容器有非常高的电能释放效率，而且由于弛豫铁电铁电体在电场下的形变量非常小，从而很大程度上降低了因场致形变大而引起的样品断裂的威胁，提高了使用的安全性。另外也研究了这些组分随温度和频率变化的储能特性以及介电弛豫特性，介电常数在Tm以上Td以下可以很好地符合洛伦兹二次经验方程式。　　由于(1-x)PTmN-xPMN陶瓷的端元组分分别为典型的反铁电体和弛豫铁电体，本论文也研究了该体系从反铁电体向弛豫型铁电体转变的相变行为。(1-x)PTmN-xPMN(0.18≤x≤0.26)陶瓷由正交相转变三方相，并伴随了两套超晶格先后逐渐消失，说明了组分从宏观有序态逐步转变为无序态，暗示着从反铁电相转变为铁电相。不同频率下的介电温谱显示，(1-x)PTmN-xPMN(0.18≤x≤0.3)陶瓷在组分0.80PTmN-0.20PMN开始出现介电弛豫现象。从x＞0.22组分完全转变为弛豫体。弛豫体组分的介电弛豫性质很好的符合Vogel-Fulcher方程，但拟合得到的纳米极性微区的冻结温度Tf与x=0.22组分测得的Tf不能吻合，从组分0.80PTmN-0.20PMN和组分0.79PTmN-0.21PMN随电场变化的电滞回线可以看出，Tf以下实际上是反铁电相或者说是电场援助型的铁电相。　　在(1-x)PTmN-xPMN和(1-x)PTmN-xPT陶瓷的基础上，本论文开展了三元PTmN-PMN-PT单晶的研究，采用自发成核和顶部籽晶法生长了PTmN-PMN-PT单晶。研究了以上单晶的结构随组分的变化，和Ti元素在晶体中的分凝情况，此外研究了三元单晶的介电，压电和铁电性能。　　在PTmN基体系固溶体之外，本论文还制备了(1-x)P YN-xPb(M g1/2W1/2)O3((1-x)PYN-xPMW)陶瓷，目的是研究固溶体中组分波动与弛豫行为之间的关系，通过研究发现随着组分的变化，(1-x)PYN-xPMW陶瓷经历了反铁电体到弛豫铁电体再到反铁电体的相变。组分x=0.3-0.7的介电弛豫特性能很好地符合Vogel-Fulcher方程式，暗示着这些组分的偶极子玻璃化分布的性质。在组分x=0.4-0.7中，无序区域中极化实体之间相互关联性引起的介电弛豫，和B位离子有序排列引起的有序超晶格，能够相互独立而共存。也正是这些有序区域的存在，使得夹紧的铁电电滞回线只能在非常大的电场下才能实现。