外場調(diào)控反鐵電材料相變脈沖電流效應(yīng)及檢測方法研究.pdf

1、新型功能材料因為同時具備感知和響應(yīng)特性，且易于微型化、集成化和智能化，已成為現(xiàn)今功能器件與系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的研究熱點。反鐵電/鐵電功能材料由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)，在電場、溫度場及壓力場等外場誘導作用下具有奇異相變效應(yīng)，可以發(fā)生反鐵電-鐵電和鐵電-反鐵電之間的相互轉(zhuǎn)變，并伴隨著顯著的介電常數(shù)、極化強度和電流的變化。因此，充分利用此類功能材料對外場環(huán)境靈敏、高效的感知和響應(yīng)能力，研究開發(fā)新型智能傳感器件系統(tǒng)，有望應(yīng)用于熱釋電探測器、微位移執(zhí)行器、

2、引信解保機構(gòu)等諸多領(lǐng)域。
　　本論文對外場（溫度和電場）調(diào)控作用下的反鐵電-鐵電和鐵電-反鐵電相變電流效應(yīng)及相變電流的檢測方法進行了系統(tǒng)研究，旨在為相變電流效應(yīng)在實際中的應(yīng)用提供實驗基礎(chǔ)與理論指導。采用溶膠-凝膠技術(shù)，在Pt(111)/Ti/SiO2/Si襯底上成功制備了位于反鐵電/鐵電準同型相界附近的不同厚度和不同退火工藝下的高（100）擇優(yōu)取向(Pb,La)(Zr,Ti)O3反鐵電厚膜，研究了溫度場和電場對反鐵電-鐵電相變過程

3、和電學性能的影響。研究表明：在溫度場和電場的單一和耦合作用下，PLZT反鐵電厚膜依次經(jīng)歷了反鐵電-鐵電-順電的相態(tài)轉(zhuǎn)變，隨外加電場增加，反鐵電-鐵電相變溫度和介電常數(shù)逐漸減小，相變電流變化逐漸明顯；隨外加溫度場增加，反鐵電-鐵電相變電場強度、飽和極化強度和相變電流密度值均逐漸減小。隨厚度增加和退火步數(shù)增長的反鐵電厚膜表現(xiàn)了更為優(yōu)異的電學特性，電場和溫度場耦合作用實現(xiàn)了對相變電流效應(yīng)的有效調(diào)控，測試的最大相變電流密度可達10-5A/cm2

4、量級。
　　采用傳統(tǒng)電子陶瓷制備工藝，成功制備了位于反鐵電/鐵電準同型相界附近的不同Sn/Ti比組分的高（110）擇優(yōu)取向(Pb,La)(Sn,Zr,Ti)O3鐵電陶瓷，研究了溫度場和電場對鐵電-反鐵電相變過程和電學性能的影響。研究表明：Sn/Ti比含量的降低增強了PLZST陶瓷的鐵電穩(wěn)定性，電極化處理后PLZST鐵電陶瓷表現(xiàn)出強鐵電性，隨外加溫度場增加，鐵電陶瓷的電滯回線經(jīng)歷了由鐵電-反鐵電-順電的轉(zhuǎn)變；PLZST陶瓷在溫度場作