鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛與鈮鈧鎂酸鉛-鈦酸鉛單晶機(jī)電性能和熱穩(wěn)定性的研究.pdf

1、近年來，弛豫鐵電單晶鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛（Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3，即PMN-PT），具有極高的壓電和機(jī)電耦合性能備受人們關(guān)注。但是，人們更多的是關(guān)注其三方相或者是MPB相，該組份的PMN-PT晶體相轉(zhuǎn)變溫度較低,矯頑電場(chǎng)比較小，限制了其應(yīng)用范圍。四方相的PMN-PT擁有相當(dāng)?shù)臋C(jī)電性能，并且具有較高的相轉(zhuǎn)變溫度。另外，有研究表明鈮鈧鎂酸鉛-鈦酸鉛（PSN-PMN-PT）陶瓷擁有較高的相轉(zhuǎn)變溫度，那么PSN-PMN-PT

2、單晶可能具有較廣的溫度使用范圍?？紤]到機(jī)器產(chǎn)熱問題，需要尋找同時(shí)具有高壓電機(jī)電耦合性能和寬的溫度適用范圍的材料。本論文選擇對(duì)四方相的PMN-PT和PSN-PMN-PT單晶為研究對(duì)象，對(duì)其的機(jī)電性能及溫度穩(wěn)定性進(jìn)行研究。
　　首先，對(duì)[001]C方向極化的四方相的PMN-0.37PT晶體進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)該晶體擁有較高的居里溫度（174℃）和矯頑電場(chǎng)EC（7.4kV/cm）。其全矩陣參數(shù)表明該晶體擁有較強(qiáng)的各向異性，很好的橫向介電性能和

3、切向壓電性能。通過理論推導(dǎo)可知PMN-0.37PT單晶沿[011]C方向極化可以獲得較高的綜合性能。隨著溫度的升高，該晶體的各向異性在不斷降低，其縱向壓電性能d33的最大值取向不斷的向[001]C方向偏轉(zhuǎn)。溫度在140℃以下時(shí)，該晶體擁有較好的壓電熱穩(wěn)性和橫向介電熱穩(wěn)性。
　　其次，對(duì)[011]C方向極化的PMN-PT晶進(jìn)行了研究。隨著[011]C方向電場(chǎng)的增加，單晶從四方相轉(zhuǎn)變?yōu)镸C相，最終變?yōu)閱萎犝幌?；在降低電壓的過程當(dāng)中，

4、單晶從單疇正交相轉(zhuǎn)變到MC相，最終到四方相與MC相的混合結(jié)構(gòu)。48小時(shí)后，相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定但依舊存在單斜相。由于單斜相的存在，導(dǎo)致了該晶體在室溫下有極好的壓電和機(jī)電耦合性能。隨著溫度升高，晶體中的單斜相體積不發(fā)生變化，但是其縱向性能對(duì)溫度比較敏感。因而，對(duì)于壓電器件來講，應(yīng)當(dāng)盡量避免含有單斜相結(jié)構(gòu)的晶體，但可以考慮使用在熱敏器件當(dāng)中。
　　最后，對(duì)[001]C方向極化的0.06PSN-0.61PMN-0.33PT晶體進(jìn)行研究。該晶體具有