弛豫鐵電陶瓷PMN-PT的拉曼光譜研究.pdf

1、鈮鎂酸鉛(PMN)基弛豫鐵電體，具有高介電常數(shù)、大電致伸縮效應(yīng)、高壓電性能等優(yōu)異特性，在機(jī)械、電子、軍事和高科技等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，有關(guān)其結(jié)構(gòu)與性能研究引起人們廣泛關(guān)注。PMN-PT二元體系作為PMN基弛豫鐵電陶瓷的典型代表，其弛豫行為的變化機(jī)制一直是人們研究的熱點(diǎn)。 本文主要依據(jù)XRD，介電溫譜，鐵電回線和拉曼光譜等測試方法，分別研究了PT含量，燒結(jié)溫度，退火溫度對于PMN-PT二元體系微結(jié)構(gòu)和弛豫性的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨PT含量

2、的增加，體系相結(jié)構(gòu)變化呈現(xiàn)三方相——準(zhǔn)同型相界——四方相轉(zhuǎn)變趨勢。介電溫譜測試表明弛豫性在準(zhǔn)同型相界(PT含量為0.32)時(shí)最強(qiáng)，繼續(xù)增加PT含量，弛豫性又有降低的趨勢。準(zhǔn)同型相界出現(xiàn)高的弛豫特性可歸因于多相共存結(jié)構(gòu)導(dǎo)致疇結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，形成新的有序納米微疇，引起MPB組成弛豫性明顯增強(qiáng)。應(yīng)用Raman光譜對弛豫性的變化規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證，依據(jù)相關(guān)譜峰與微結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性分析證明弛豫性在MPB處呈現(xiàn)明顯升高的趨勢，與介電溫譜分析結(jié)果一致。 對

3、燒結(jié)溫度與材料性能關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)燒結(jié)溫度由1000℃逐漸升高到1250℃時(shí)，PMN-35PT陶瓷結(jié)構(gòu)由三方相向四方相轉(zhuǎn)變。通過SEM結(jié)果分析認(rèn)為溫度升高引起晶粒尺寸增大，有效釋放了內(nèi)應(yīng)力，這是相結(jié)構(gòu)變化的主要原因。介電溫譜顯示當(dāng)燒結(jié)溫度從1000℃增加到1150℃時(shí)，弛豫性顯著降低；當(dāng)燒結(jié)溫度高于1200℃時(shí)，由于Pb空位的形成，彌散因子γ又逐漸增大。拉曼光譜A1g模的相對強(qiáng)度隨不同燒結(jié)溫度發(fā)生變化，分析其變化趨勢表明相結(jié)構(gòu)由三方相向

4、四方相轉(zhuǎn)變，與XRD結(jié)果一致。此外，Nb-O-Mg與Nb-O-Nb鍵相對強(qiáng)度反應(yīng)了材料微結(jié)構(gòu)的有序性，其相對強(qiáng)度變化趨勢與介電譜一致，驗(yàn)證了弛豫性的變化規(guī)律。 進(jìn)一步對PMN-35PT陶瓷進(jìn)行退火研究，結(jié)果表明退火后相結(jié)構(gòu)逐漸由三方相向四方相轉(zhuǎn)變。退火后，陶瓷的介電性能提高，弛豫性逐漸降低。介電常數(shù)在Tm附近提高最為明顯。退火機(jī)理分析表明，退火可以促進(jìn)材料內(nèi)部微區(qū)分布的均勻化，消除應(yīng)力、缺陷和晶界層，有利于疇壁的移動(dòng)和極性微區(qū)模