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铌镁酸铅-锆钛酸铅(PMN-PZT)铁电陶瓷在低温铁电三方相-高温铁电三方相(FRL-FRH)相变时具有高的热释电系数,适中的介电常数,低的介电损耗和较高的探测率优值,且FRL-FRH相变是可复现的,不需要重新极化。这些特点使得这一系列的陶瓷材料在红外探测等方面具有广泛的应用前景。 本文首先研究了烧结温度对PMN-PZT陶瓷性能的影响,确定了最佳烧结工艺。对PMN-PZT陶瓷进行了掺杂改性研究,不同含量铌的掺杂对材料的介电性能没有较大变化,对FRL-FRH的相变温度有改变;而锰的掺杂低了材料的介电损耗和相对介电常数,其性能较优,室温时相对介电常数εr=220,介电损耗tanδ=0.26％,热释电系数p=11.1×10-4C/m2℃,探测率优值FD=19.7×10-5Pa-1/2。因此,结合两者的特点,在掺铌的同时,又掺入了锰,发现FRL-FRH的相变温度有改变且损耗也降低了,当铌锰掺杂量分别为1mol%Nb、2mol%Mn时,介电性能较好为损耗tgδ=0.39%,εr=273。 研究了组分改变对PMN-PZT陶瓷介电性能和热释电性能的影响,随着铌镁酸铅含量的增加,介电损耗呈下降趋势,而常温下的热释电系数是先上升后下降,当铌镁酸铅含量在12.5%附近时热释电系数最大,探测率优值也是最大的,室温时相对介电常数εr=202,介电损耗tanδ=0.30%,热释电系数p=15×10-4C/m2℃,探测率优值FD=28.5×10-5Pa-1/2。在富锆区进行了改变锆钛比实验,研究发现,随着锆含量的增加,材料的介电性能变化较小,热释电影响较大,FRL-FRH的相变温度大体上呈现下降趋势,当Zr/Ti=97/3时,相变温度在24℃左右,峰值热释电系数p=33×10-4C/m2℃,室温下的热释电系数p=30×10-4C/m2℃,综合性能最优,室温时相对介电常数εr=246,介电损耗tanδ=0.29%,热释电系数p=30×10-4C/m2℃,探测率优值FD=45×10-5Pa-1/2。