【摘 要】
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弛豫铁电单晶材料,例如Pb(Mg1/3Nb2/3)-Pb Ti O3（PMN-PT）,Pb(Zn1/3Nb2/3)-Pb Ti O3（PZN-PT）,Pb(In1/2Nb1/2)-Pb(Mg1/3Nb2/3)-Pb Ti O3（PIN-PMN-PT）,由于具有优异的压电、介电、机电性能使其在下一代压电换能器、传感器的应用方面具有巨大的潜力,因此受到了国内外研究人员的广泛关注。然而弛豫铁电单晶的巨压
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弛豫铁电单晶材料,例如Pb(Mg1/3Nb2/3)-Pb Ti O3（PMN-PT）,Pb(Zn1/3Nb2/3)-Pb Ti O3（PZN-PT）,Pb(In1/2Nb1/2)-Pb(Mg1/3Nb2/3)-Pb Ti O3（PIN-PMN-PT）,由于具有优异的压电、介电、机电性能使其在下一代压电换能器、传感器的应用方面具有巨大的潜力,因此受到了国内外研究人员的广泛关注。然而弛豫铁电单晶的巨压电性的来源一直是国内外学者关注的前沿问题,且压电材料的机电耦合系数以及压电系数决定着机电换能器件和传感器的响应带宽、灵敏度、分辨率。另一方面,准同型相界（MPB）处的弛豫铁电单晶的使用温度受制于其较低的居里温度TC和铁电相变温度TR-T。所以研究同时具有高压电性、高居里温度的弛豫铁电单晶对器件的实际应用和弛豫铁电单晶的巨压电性起源的理论探讨都具有重要意义。由于四方相弛豫铁电单晶无铁电-铁电相变点,且居里温度较高,展现了其在高温器件方面的应用潜力,但是压电性能较低限制了其应用,而最近交流极化被证明是一种有效提升铁电单晶压电性能的方法,所以,本文系统地研究了交流极化对四方相PIN-PMN-PT单晶的影响。本文通过顶部籽晶法生长了四方相PIN-PMN-PT单晶。分别研究了交流极化和直流极化对<001>和<110>取向的四方相PIN-PMN-PT单晶的压电、介电性能的影响。结果表明对于<001>取向的样品,交流极化后样品的介电、压电性能、畴结构与直流极化后基本无变化。而对于<001>取向的样品,交流极化后,样品的压电常数d33相较于直流极化后提升了32%,介电常数提升了26%。为了研究交流极化对<110>取向的样品介电、压电性能提升的机理,本文表征了直流极化和交流极化后<110>取向的样品的畴结构和XRD。偏光显微镜（PLM）和压电力显微镜（PFM）观察表明,交流极化后,畴尺寸约为0.8μm左右,明显小于直流极化后的畴尺寸（1.5μm）,且交流极化后畴尺寸相较于直流极化更加均匀。XRD结果表明,极化后,样品中出现了单斜相,组成了四方和单斜相共存的相结构,且交流极化相较于直流极化引入了更多比例的单斜相。瑞利分析表明,交流极化后,介电响应内部贡献、外部贡献相较于直流极化均有所提升。本文证明了交流极化对四方相弛豫铁电单晶的适用性,探究了极化方向对交流极化效果的影响。
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