自压电/铁电效应发现以来,历经百年,压电/铁电材料受到了广泛的关注与研究,取得了丰硕的成果。现阶段,由以铅基为主体的压电/铁电材料所制备的器件已经在现实生活中扮演着不可或缺的角色。随着日益严重的环境危机,人类的环保意识逐渐增强,无铅压电/铁电材料的研究逐渐成为热点,探寻媲美铅基材料性能的无铅材料体系具有重要意义,同时任重而道远。研究表明,压电/铁电材料的微观畴结构对宏观性能有着显著的影响,通过调控微观畴结构改善宏观性能逐渐成为研究热点,然而如何实现微观畴结构的可控调节一直是亟待解决的问题之一。虽然研究结果显示离子掺杂、组分梯度的构建等通过组分调控的方法可以对材料的微观畴结构产生影响,但二者之间对应关系尚不明确,物理作用机制尚不清楚,上述问题仍是实现压电/铁电性能可控调节的瓶颈,亟待攻克。如何建立组分调控、微观畴结构以及宏观性能三者之间的对应关系是解决上述棘手问题的关键。钽铌酸钾(KTa1–xNbxO3,KTN)晶体作为一个典型的固溶体单晶体系,是研究组分梯度影响的绝佳对象,单晶也是探究离子掺杂作用的物理机制的不二选择。因此,本文利用KTN单晶可控构建不同组分调控条件,旨在建立KTN晶体组分参数、微观畴结构以及宏观性能之间的联系,阐明其作用的物理机制,以期为压电/铁电材料的性能的进一步提升提供依据。（1）三维各向异性组分梯度KTN晶体的可控设计与生长。本文从KTN生长的相图出发,通过建立Ta/Nb析出比例与生长条件之间的联系,结合Fluent?对温度场的模拟结果,分别实现了KTN晶体沿提拉方向和生长平面组分梯度的可控生长。在此基础上,探究了组分梯度对KTN晶体内部偶极子取向、有序-无序状态以及介电性能的影响,分析了梯度KTN晶体内部场的起源,为进一步探究组分梯度调控宏观性能的物理机制奠定基础。（2）建立组分梯度、微观畴结构及宏观性能之间的关系并实现性能优化。组分梯度可以通过构建挠曲电场,诱导自发极化、缺陷偶极子择优取向,进而对铁电、压电等宏观性能产生影响。本文基于不同组分梯度KTN单晶的可控生长工艺,通过对其基本参数以及性能的表征,建立各向异性组分梯度与微观畴结构以及宏观性能之间的联系。在此基础上,提出“两大一小”特殊三维组分梯度关系以及“双组分共生晶体”的概念,前者通过提升畴翻转对应变的贡献实现了10 k V/cm电场下s=0.29%（提升～60%）的应变性能,为进一步提升铁电/压电材料性能提供了手段;后者则在组分突变界面获得>0.22%的晶格差异和>0.78 k V/mm挠曲电场,为制备新型压电、光学功能材料提供了新的思路。（3）组分（Mn,Fe）掺杂改善KTN晶体抗疲劳特性。本文以Mn单掺和Mn&Fe共掺的KTN单晶作为研究对象,研究了离子掺杂对KTN晶体的微观畴结构以及宏观铁电、压电等性能的影响,结果表明KTN通过A/B位共同掺杂可以明显降低KTN晶体的微观畴尺寸,增强局域不均匀性,改善铁电损耗、应变滞后及抗疲劳等特性,兼具“软性”/“硬性”改性的共同优势。在此基础上,对Mn:KTN晶体正交–四方相界处优异的压电性能(d33=1450 p C/N)进行研究,分析得出存在于相界处的纳米尺度结构以及局域无序特征是导致巨压电特性的关键因素。（4）组分与梯度结合调控KTN晶体室温附近的电卡性能。本文基于KTN晶体Ta/Nb比例与相变类型之间的关系,通过引入组分梯度的方法,实现了顺电-铁电的相变潜热和弥散系数协同提升的突破,解决了二者相互制约的棘手问题。研究了KTN晶体正交-四方（O–T）相变温度附近的场致相变特性,对场致相变阈值电场的温度、频率以及单/双边的依赖特性进行分析,建立由场致相变阈值电场和温度构成的相图。另外,分别对室温顺电-铁电以及正交-四方相变处的电卡性能进行了探究,并获得了优异的绝热温变ΔT和电卡效率ΔT/ΔE,表明KTN晶体是一种极具潜力的电卡材料。