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

1、新型功能材料因?yàn)橥瑫r(shí)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(kāi)發(fā)的研究熱點(diǎn)。反鐵電/鐵電功能材料由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)，在電場(chǎng)、溫度場(chǎng)及壓力場(chǎng)等外場(chǎng)誘導(dǎo)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(qiáng)度和電流的變化。因此，充分利用此類(lèi)功能材料對(duì)外場(chǎng)環(huán)境靈敏、高效的感知和響應(yīng)能力，研究開(kāi)發(fā)新型智能傳感器件系統(tǒng)，有望應(yīng)用于熱釋電探測(cè)器、微位移執(zhí)行器、

2、引信解保機(jī)構(gòu)等諸多領(lǐng)域。
　　本論文對(duì)外場(chǎng)（溫度和電場(chǎng)）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(cè)方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，旨在為相變電流效應(yīng)在實(shí)際中的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)與理論指導(dǎo)。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(zhǔn)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(chǎng)和電場(chǎng)對(duì)反鐵電-鐵電相變過(guò)程

3、和電學(xué)性能的影響。研究表明：在溫度場(chǎng)和電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)增加，反鐵電-鐵電相變電場(chǎng)強(qiáng)度、飽和極化強(qiáng)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(zhǎng)的反鐵電厚膜表現(xiàn)了更為優(yōu)異的電學(xué)特性，電場(chǎng)和溫度場(chǎng)耦合作用實(shí)現(xiàn)了對(duì)相變電流效應(yīng)的有效調(diào)控，測(cè)試的最大相變電流密度可達(dá)10-5A/cm2

4、量級(jí)。
　　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(zhǔn)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(chǎng)和電場(chǎng)對(duì)鐵電-反鐵電相變過(guò)程和電學(xué)性能的影響。研究表明：Sn/Ti比含量的降低增強(qiáng)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(qiáng)鐵電性，隨外加溫度場(chǎng)增加，鐵電陶瓷的電滯回線(xiàn)經(jīng)歷了由鐵電-反鐵電-順電的轉(zhuǎn)變；PLZST陶瓷在溫度場(chǎng)作