现代红外焦平面列阵器件的发展迫切需要性能优异的热释电材料，改进已有材料的特性和探索高性能的新材料已是材料研究的迫切任务。我们在国际上首次发现以(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT，PMN-PT)单晶为代表的弛豫铁电单晶具有大的热释电响应。为探索高性能的热释电材料，从而提高现有红外探测器的性能。本文对PMN-PT及其掺杂改性单晶的结构、热释电性能、及其在红外探测器中的应用进行了系统的研究。主要内容如下：　　 ⑴采用X射线双晶衍射研究了热历史、电场等对单晶的结构完整性的影响。通过对晶体生长参数的控制以及退火、极化等后处理工艺的优化，得到了大尺寸、高质量的PMN-PT单晶。极化后晶体的摇摆曲线半峰宽可达0.72 arc min，能够满足红外探测及热成像器件的应用要求。　　 ⑵系统研究了组分、结晶学取向、温度、电场、频率、热处理、老化等因素对PMN-PT单晶的热释电性能的影响，结合相结构及晶体的自发极化，从理论上进行了分析，确定了最优的晶体组分及结晶学取向。研究表明[111]取向PT含量为0.24＜x＜0.30的PMN-xPT单晶具有非常好的综合性能：具有高的电流响应优值F1～612 pm/V，电压响应优值Fv～0.11 m2/C和探测优值FD～15.3×10-5pa-1/2；在宽的频率及温度范围内具有大的热释电响应；低的热扩散系数(4.4×10-7m2/s)；较高的居里温度；介电常数可调；物理化学性能稳定，综合性能远远优于传统的热释电材料。　　 ⑶研究了宏观的热学性能，如比热、热膨胀系数等与晶体微结构及相变的关系，这也为探测元件与衬底匹配提供了有用的参考。　　 ⑷为了进一步优化晶体的热释电性能，开展了掺杂Mn和Fe离子的PMN-PT单晶的生长和性能表征工作。研究表明掺杂离子通过缺陷偶极对Mn"Ti-Vo**，2Fe'Ti-Vo**对畴起钉扎作用，增大了晶体的矫顽场，降低了晶体的介电损耗，从而优化了晶体的热释电性能。　　 ⑸在PMN-PT热释电单晶红外探测器的研制过程中，解决了探头制备过程中的晶体加工、电极制备等工艺，成功的研制出了红外探测原型器件，器件的电压响应率(Rv)及比探测率(D*)分别为211V/W、1.06×108cmHz1/2W-1，器件性能已经满足使用要求，促进了PMN-PT单晶在红外探测器件中应用的步伐，这些都为将来进一步研制高性能、军民两用的室温非致冷红外焦平面阵列热成像仪打下了坚实的基础。