鈣鈦礦弛豫鐵性單晶材料微結(jié)構(gòu)及相變的同步輻射研究.pdf

1、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PZNT)晶體是一種典型的ABO3型弛豫型鐵性材料(鐵電體)，具有優(yōu)越的介電、壓電與電致伸縮等性能。但迄今為止，人們對(duì)該類材料出現(xiàn)異常優(yōu)異電性能的物理化學(xué)起源及內(nèi)在結(jié)構(gòu)本質(zhì)的科學(xué)問題至今未有統(tǒng)一、清晰的認(rèn)識(shí)。因此本文提出應(yīng)用新穎的同步輻射X射線分析手段，對(duì)PZNT等鈣鈦礦弛豫鐵性單晶物質(zhì)的多尺度結(jié)構(gòu)及其外場(chǎng)誘導(dǎo)下的結(jié)構(gòu)變遷行為進(jìn)行研究，為揭示該類材料超高性能的本質(zhì)及結(jié)構(gòu)性能關(guān)系的共性問題提

2、供參考。 本文從以下幾個(gè)方面介紹了博士后期間所進(jìn)行的主要研究工作：一、應(yīng)用同步輻射X射線形貌成像技術(shù)，在施加外部條件作用(電場(chǎng)、溫度場(chǎng))的動(dòng)態(tài)條件下，對(duì)鈣鈦礦弛豫鐵性單晶PZNT的鐵電疇結(jié)構(gòu)的形態(tài)、分布及其產(chǎn)生、融合、消失等實(shí)時(shí)演化過程進(jìn)行觀察研究，獲得了疇結(jié)構(gòu)在外場(chǎng)誘導(dǎo)下的演化形貌圖像，揭示了該類材料外場(chǎng)誘導(dǎo)下的結(jié)構(gòu)相變過程。 應(yīng)用共振散射雙晶形貌術(shù)，在X射線入射能量接近于材料組成元素的吸收邊時(shí)，觀察到了明顯的疇結(jié)構(gòu)形

3、態(tài)的變化，揭示了不同組成元素對(duì)鈣鈦礦弛豫鐵性單晶的疇結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)，使得在原子層次上研究鐵性功能材料的同步輻射形貌術(shù)研究成為可能。 在同步輻射相位襯度成像實(shí)驗(yàn)中，成功地獲得了PZNT晶體的單色光相位襯度形貌，表明該技術(shù)也是一種有用的研究研究無(wú)機(jī)材料疇結(jié)構(gòu)的重要方法。 二、應(yīng)用同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)分析方法，對(duì)PZNT等材料中各組成元素原子的周圍環(huán)境和短程有序結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了研究。獲得了各B位離子在PZNT晶體材料中的近邊吸

4、收結(jié)構(gòu)，從而可對(duì)該類離子的電子躍遷過程進(jìn)行研究；得到了位于B位的Zn、Nb離子的EXAFS譜以及徑向分布函數(shù)譜，初步獲得了各B位離子的近鄰配位離子的結(jié)構(gòu)信息。 三、在高壓極端條件下，應(yīng)用同步輻射能量色散衍射技術(shù)對(duì)PZNT等弛豫鐵性材料進(jìn)行了實(shí)時(shí)研究。觀察到了該材料的壓致結(jié)構(gòu)相變特征，揭示出此類相變過程是不可逆的。得到了材料晶胞體積隨施加壓力的變化關(guān)系，初步確立了高壓下該類材料的狀態(tài)方程。發(fā)現(xiàn)PZNT晶體在高壓條件下發(fā)生了異常的多