一、铁电相变自由能的系列研究与反铁电相变序参量选取（论文文献综述）
朱治忠[1]（2021）在《(111)取向PbTiO3外延薄膜铁电相变的唯象理论研究》文中认为PbTiO3（PTO）作为典型的钙钛矿铁电材料,近些年PTO铁电薄膜也已经有很多研究成果。这些研究大多数基于改变薄膜受到的失配应变或者给薄膜施加外电场来调控薄膜相变和性质。而最近的研究表明完全钳制的各向同性（111）取向PTO外延铁电薄膜出现了（001）取向薄膜中不存在的单斜相结构,并且在实验上证明了单斜相的高压电响应,这将可以促进高性能压电材料在电子设备上的应用。本文将利用朗道-金兹堡-德文希尔唯象热力学理论,研究不考虑以及考虑退极化场时室温压应力下（111）取向PTO外延铁电薄膜的相变和电学性质。主要研究结果如下:1、获得了不考虑退极化场时室温压应力下（111）取向单畴PbTiO3外延薄膜的稳定相结构和电学性能。室温压应力下菱方-单斜-顺电相变过程,表明压应力能够诱导极化转动,促进自发极化朝（111）面内转动,减小自发极化,抑制薄膜铁电性。自由能曲线证明了在（111）SrTiO3衬底上外延生长的（111）PbTiO3薄膜中两种单斜相可以稳定存在,且在某些情况下可能共存。理论计算得到了压应力与极化分量、面内应力、面外应变以及剪切应变之间的关系曲线,表明压应力下无法同时获得大的自发极化、体积收缩和剪切应变。另外,理论计算还得到了（111）PbTiO3薄膜在压应力下稳态和亚稳态单斜相高压电和介电特性。2、研究了室温压应力下（111）取向PbTiO3外延超薄膜的相变和电学性质。与只考虑压应力时相似的是退极化场下同样能诱导菱方-单斜相变过程,但退极化场降低了相变对应的压应力数值,且存在两种单斜相单独稳定的区域。考虑退极化场时会出现面外极化大于零的稳定相不存在的情况,也会出现只有面内极化的稳定相。考虑退极化场时面内应力、面外应变以及剪切应变变化曲线,表明退极化场下仍然无法同时获得大的自发极化、体积收缩和剪切应变。退极化场诱导的单斜相,通过理论计算能够得到很高的介电常数和压电系数,很好地符合了之前研究中单斜相高压电响应的结果。
叶嘉明[2]（2021）在《NaNbO3基反铁电陶瓷的设计、制备与极化储能性能研究》文中研究说明近年来,脉冲功率技术的发展以及各种新能源技术如风力发电、混合动力汽车汽车的逐步推广,催生出了大量需要高储能密度、高工作温度、高工作电压、宽温度稳定性以及高可靠性的电容器应用需求。而目前广泛应用的铁电型Ba Ti O3基介质在高场下的储能密度低,偏场介电常数小以及温度稳定性较差,其相应的二类电容器逐渐难满足这方面的需求。相比之下,反铁电和弛豫型电介质则有较大可能避免这些缺陷。尤其是反铁电电介质,其具备独特的双电滞回线特性,不仅具有较大的潜在储能密度和功率密度,同时还具备了在一定偏场下达到介电常数极大值的特性。目前,铅基反铁电型多层陶瓷电容器已成功在脉冲功率设备以及高功率半导体系统上得到应用。然而,含铅材料在原料开采、生产和后处理过程中对环境具有危害性,随着人们环保意识的增强以及环保法规的日益严苛,含铅材料的应用限制不断增强。因此很有必要对无铅的反铁电材料体系进行探索和开发。其中铌酸钠（NaNbO3）是早为人知的少数几种钙钛矿反铁电体之一,其具备了大的极化强度（～40μC/cm2）和高的尼尔温度（>360°C）。然而由于NaNbO3的电场诱导铁电相的具有介稳特性,其P-E曲线通常呈现铁电电滞回线特征,潜在的反铁电性能和相应的储能性能较少有人研究。本课题紧密围绕铌酸钠基材料,通过组分固溶和掺杂改性来提高NaNbO3基材料的反铁电性能并加深对其反铁电特性的理解,同时探索开发新型的NaNbO3基弛豫储能体系。主要研究内容如下:（1）运用容忍因子以及平均离子极化率的调控策略,设计了（1-x）NaNbO3-x Ca Sn O3（NNCS100x）陶瓷体系,利用XRD、TEM以及拉曼光谱等测试手段证明了随着CS含量的增加,NNCS体系的反铁电性得到增强。电学测试表明,室温下在x=0.04组分中实现NN体系中同期最高的Pmax/Pr值（6.6）和高的反向相变电场（45 k V/cm）。（2）利用CuO和BiMnO3组分分别对以上所设计的NNCS反铁电组分以及纯NN进行改性。结果表明,CuO的掺入降低了陶瓷烧结温度并促进了致密化,同时提高了陶瓷电阻率,从而提高了NNCS陶瓷循环疲劳性能并降低了电场加载后的漏导和剩余极化,在大晶粒样品中实现目前NN陶瓷体系中最高的反向相变电场（～60 k V/cm）;BiMnO3的引入同时实现了NN陶瓷的施主掺杂和受主掺杂,在150°C条件下,改性后的陶瓷可以在较低电场下（60 k V/cm）极化完全,同时,NN陶瓷亚稳铁电相的矫顽场显着降低,等静压力下的电滞回线测试表明,陶瓷的剩余极化随着压力上升至200 MPa逐步下降至零,表明其在爆电换能应用中极具潜力。（3）在反铁电组分NNCS04的基础上进行La掺杂,以改善陶瓷的反铁电性能并研究其潜在的储能性能。发现La掺杂可以有效降低电滞和剩余极化,实现了2.1 J/cm3的储能密度和62%储能效率;针对稀土掺杂无法提高反向相变电场的现象,通过建立并分析一维原子链模型,提出这可能是由于NaNbO3体系中掺杂元素与被掺杂元素的较大质量差异所导致的。（4）利用NaNbO3体系高极化强度,高尼尔温度的特点,从实现NN弛豫储能的目的出发,设计了（1-x）Na NO3-x Bi(Mg2/3Nb1/3)O3（NN-x BMN）二元弛豫体系,并系统研究了其储能特性和充放电特性。结果表明,300 k V/cm下在x=0.15组分中同时获得了高的储能密度（2.4 J/cm3）和储能效率（90%）,脉冲充放电测试表明所设计组分具备接近线性电介质的高放电能力。在此基础上,探究了NN三元体系（1-3x）NN-x BMN-2x Ca Ti O3（NNBMNCT100x）以及0.85NN-0.05Bi Al O3-0.10Ca Ti O3/Sr Ti O3（NNBACT/ST）的储能潜力,研究表明NNBACT组分具有高的耐击穿强度,在390 k V/cm电场下可实现3.5 J/cm3的储能密度和85%的储能效率。此外,利用NN作为固溶组分,以实现陶瓷晶粒尺寸的细小均匀从而提升耐击穿强度为目的,设计并成功制备了高熵陶瓷组分（Na,Ba,K,Bi,Ca）0.2Nb0.2Ti0.8-xZrxO3（SZr100x）,发现陶瓷同时具备了高的极化强度和较高的耐击穿强度,x=0.06组分在320 k V/cm的电场下实现了4.6 J/cm3的储能密度和86%的储能效率。
黄先雄[3]（2021）在《PbHfO3反铁电薄膜储能与电卡性能研究》文中指出具有高储能密度和大电卡效应的功能材料在电力电子系统中具有非常重要的地位,因此吸引了众多研究者对其开展研究,并逐渐成为研究的热点。在各类电介质材料中,反铁电材料因其独特的电偶极子排列,使其具有电场诱导的反铁电-铁电相变,这导致它的储能特性相比铁电材料更优越。另外,人们在对极性电介质材料的电卡效应研究中发现,除了正电卡效应外,还存在另一种电卡效应,即负电卡效应。研究表明这两种效应可分别存在于不同材料中或同时存在于同一种材料中。若能将正电卡效应和负电卡效应联合起来利用,则可极大地提高电卡器件的制冷能力。研究也发现,很多反铁电材料中会存在负电卡效应。目前,大家对反铁电材料的研究主要集中在PbZrO3系列、AgNbO3系列和NaNbO3系列。虽然有研究者很早就指出钙钛矿PbHfO3也属于反铁电材料,但是,人们对它的关注并不多,关于它的反铁电性能的研究主要集中在理论上,而实验中的对反铁电性能的直接测试鲜少报道。此外,薄膜形态的反铁电材料可以适应电子产品小型化、微型化的要求,具有广阔的应用前景。有鉴于此,本研究将以PbHfO3薄膜为研究对象,并系统研究它的反铁电行为、储能特性、电卡效应以及反铁电性能调控,以期对PbHfO3薄膜的研究提供借鉴意义。该研究的具体内容如下:1)由于PbHfO3反铁电薄膜很少被报道,因此我们首先研究了它的制备工艺,主要是通过溶胶凝胶法制备该薄膜,探讨了溶胶凝胶的配制过程、衬底类型、退火温度、薄膜厚度、缓冲层以及退火工艺对其反铁电性能的影响。研究表明以醋酸铅和乙酰丙酮铪为溶质,以冰醋酸和乙二醇甲醚为溶剂,以乙酰丙酮为稳定剂,在适当加热的条件下即可配置稳定的前驱体溶液;前驱体溶液浓度控制在0.2～0.4 mol/L;衬底可为Pt/TiO2/SiO2/Si和ITO/glass,其中以ITO/glass衬底为最佳;退火温度可为650～700℃,其中以700℃退火10 min为最佳;薄膜厚度宜控制在300～450 nm;缓冲层并不能改善薄膜的反铁电性能;多层退火工艺对于提高薄膜的反铁电性能有限。2)研究了退火工艺对PbHfO3反铁电薄膜储能特性的影响,主要包括退火温度对PbHfO3反铁电薄的反铁电特性、储能密度、储能效率、热稳定性与疲劳特性的影响。XRD分析表明退火温度在PbHfO3薄膜的结晶性和相组成中起着关键性的作用。由于细晶粒和非晶相的共存,650℃退火的PbHfO3薄膜不仅具有最佳的储能密度和储能效率,它的热稳定性和抗疲劳特性也非常优越。相比于750℃退火的PbHfO3薄膜,650℃退火的样品的储能密度和储能效率分别提高了 50%和100%。我们的研究也表明,PbHfO3反铁电薄膜有望用于功率电子系统中。3)我们系统报道了 PbHfO3反铁电薄膜的电卡效应。该体系不仅在室温显示大的负电卡效应（最高-7.7 K）,而且在高温显示大的正电卡效应（8.4 K）。此外,它的室温电卡强度（|△T/△E|～0.023 K cm kV-1）也是非常可以接受的。根据改进的Ginzburg-Landau-Devonshire自由能理论,正电卡效应是由温度与电场协同促进反铁电-铁电相变导致的,而正电卡效应则来源于系统逐渐接近顺电态引起极化值降低。因此通过适当的外加电场就可以在室温获得负电卡效应。若将正电卡效应与负电卡效应的联合利用,将大大提高电卡制冷能力,这可为电卡制冷开启新高度。4)为了提高室温电卡效应,我们制备了不同（Pb1-xBax）HfO3薄膜。研究表明掺杂Ba2+对PbHfO3基薄膜的相组成、铁电与反铁电性能以及电卡效应会产生很大的影响。当Ba2+逐渐增加时,（Pb1.xBax）HfO3薄膜将由反铁电体转变为铁电体,其居里温度也逐渐靠近室温。在所有样品中,（Pb0.2Ba0.8）HfO3薄膜在70℃具有最大电卡温变（～41.1 K）,而（Pb0.3Ba0.7）HfO3薄膜具在室温具有最大的电卡温变（～30 K）。这些大电卡效应或许与铁电相转变为顺电相有关。掺Ba2+对PbHfO3薄膜具有如此高的电卡效应,可成为未来电卡制冷器件的候选材料。5)通过巧妙设计,我们选取不同半径的Ca2+、Sr2+和Ba2+部分替代PbHfO3中的Pb2+离子,这些掺杂可在系统中引入不同的化学应力。其中小半径离子掺杂引入压应力,大半径离子掺杂引入张应力,而且掺杂量越多,引入的应力也越大。研究表明,这些张应力和压应力会对PbHfO3基薄膜中的反铁电-铁电相变产生明显的影响。其中张应力使相变临界电场EA和EF降低,而拉应力会使EA和EF升高。这表明,化学应力是调整反铁电性能的有效手段,也会对反铁电材料的应用带来深刻影响。
郭相伟[4]（2021）在《高指数取向铁电薄膜畴结构和物理特性的相场模拟研究》文中提出铁电薄膜材料因具有丰富的物理特性使其在功能电子元器件中具有广阔的应用前景。解析并调控材料内部的相结构、畴结构及其相关物理特性,对深入理解铁电薄膜的物理机制并构筑新型铁电纳米器件具有重要的研究价值。实验发现,高指数（111）取向的铁电薄膜具有比低指数（001）取向的薄膜更为复杂的多畴结构和奇异的物理特性。但是,理论上对高指数（111）取向的铁电薄膜中的铁电相、畴结构及其性能调控还缺乏系统深入的认识。本论文以经典四方铁电体PbTiO3（PTO）为研究体系,主要利用相场模拟的方法系统地研究了对称应变和非对称应变对（111）取向PTO薄膜的铁电相、畴结构的影响,同时基于畴结构工程实现了对（111）取向PTO薄膜面内热导性能的有效调控。主要内容如下:本文采用相场模拟的方法,借助极射赤面投影分析,构建了（111）取向下铁电PTO薄膜的温度-对称应变多畴相图。计算结果表明,外延应变可以有效地调控极化矢量的方向,而极化矢量的取向决定了 PTO薄膜的铁电变体的畴组态、畴壁取向和畴壁密度。特别是,有两种类型的类四方单斜畴结构可以在不同的对称应变下形成,且具有不同的结构特征。与此对应,PTO薄膜的电学性能和热导性也不相同。这些结果丰富了人们对高指数铁电薄膜畴结构及其调控手段的认识,给实验数据的理解和特定畴组态的设计提供了理论指导,为高指数铁电纳米器件的设计开辟了新思路。结合透射电子显微学和相场模拟的方法,本文还研究了非对称应变对（111）取向PTO薄膜铁电相和畴结构的影响。首先,我们在GdScO3（GSO）衬底上生长的PTO薄膜中观察到了两种类四方畴,并从能量竞争的角度揭示了畴结构形成和演化的机制。其次,通过极射赤面投影分析,确定了非对称应变下（111）取向PTO薄膜的各种铁电相,构建了室温下的失配应变-失配应变多畴稳定相图,发现非对称应变可诱导铁电变体分离的现象。另外,本文还详细分析了不同非对称应变下的典型铁电相及其畴结构。这些结果填补了非对称应变下高指数铁电薄膜铁电相和畴结构研究的空白,为深入理解并调控这些新颖结构奠定了理论基础。对铁电材料热导率进行确定性调控对其在声子学和热电学领域的实际应用具有重要的意义。但是前人对铁电薄膜的热导性能研究大多都集中在低指数取向上,而对高指数取向薄膜畴结构相关的热导性能研究依然不足。因此,我们分别在立方（111）取向KTO衬底和正交（101）取向GSO衬底上生长了 PTO薄膜,结合透射电子显微镜表征和相场模拟分析发现,当PTO薄膜中形成由四种分离铁电变体组成的类四方畴时,薄膜在面内存在热导分量的非对称性。然后,本文利用相场模拟系统地计算了（111）取向PTO薄膜在各种调控手段下的畴结构和相应的热导性能,包括改变在GSO应变上的PTO薄膜的电边界条件、PTO薄膜的厚度,和在更大应变范围内沿着特殊路径改变体系的非对称失配应变。结果表明,当PTO薄膜中形成由四个铁电变体构成的类四方畴时,薄膜均在面内具有热导分量的非对称性,且这种非对称性可通过调控T1和T2畴结构的体积分数而增强或减弱。这些结果为深入理解并精确调控铁电畴结构的热导性能开辟了新思路,对设计并开发具有优异性能的高指数铁电纳米器件具有指导意义。
包艺拯[5]（2020）在《Pb(Yb1/2Nb1/2)O3基反铁电陶瓷组分设计及储能特性研究》文中研究说明不同于化学电池为代表的长周期储能应用,随着越来越多的电子线路系统中要求能够对暂态能量进行快速地储存与释放的元件,以“充放电周期低于微秒级别”闻名的电介质储能材料研究方兴未艾。电介质储能材料广泛用于极短周期的电能转换场景,例如心脏除颤机,激光脉冲沉积仪,电动汽车的牵引逆变器,智能电网中的变频器等。由于现行电介质储能电容器,以高分子薄膜材料为主,最大的缺点在于能量密度低,因此其体积往往占设备的50%以上。同时现行的电介质储能电容器由于能量密度不高,导致其释放电流不足以支撑某些更高功率器件的需求。因此基于（1）小型化（2）进一步提高放电功率这两个原因,高能量密度的电介质材料研究势在必行。电介质材料能量密度从物理定义上来看,对应的就是其电极表面静电势能大小,由极化强度-电场强度响应曲线（P-E loop）决定。而纵观电介质材料,有且仅有两种极化响应能获得高能量密度,一是弛豫铁电型响应,二是反铁电型响应。要想获得尽可能高的能量密度,关键在于能够通过组分设计,去获得这两种极化响应方式,并且使这两种响应方式可调。其最终本质在于深刻理解这两种极化方式背后的物理图景和决定性能的关键结构,根据他们针对性地进行设计。可惜的是,现有研究者并未深入过如此“底层”的课题。本论文尝试从这个命题出发,试图从“底层”出发,尝试探索影响弛豫型铁电和反铁电型极化响应的、特征的材料结构,试图理解这两种极化背后的物理过程,为能够根本地、高效地完成高能量密度材料的组分设计,探索性地提出一些具有建设性的意见和推论,以丰富和鼓励更多研究者对高能量密度电介质材料有关材料物理学的研究。本文选择的研究对象是镱铌酸铅,化学式Pb(Yb1/2Nb1/2)O3,其原因之一在于作为反铁电体,它可以被构造成具有弛豫铁电/反铁电体两相相区的二元固溶体Pb(Yb1/2Nb1/2)O3-Pb Ti O3。这样可以方便后续关于弛豫铁电型/反铁电型极化响应的研究。基于这个二元相图内的弛豫铁电组分,本文通过压电力显微镜PFM、一阶可逆曲线极化测试FORC等手段,通过比较不同组分的极化差异,来回答弛豫铁电型极化响应中三个关键问题:（1）如何获得可逆极化;（2）如何使极化在高电场完成;（3）如何减小极化过程滞后,最终提出了相应的三个推论:（1）在退极化温度Td（可通过介电温谱测试获得）以上的电极化过程可逆;（2）高峰值化温度Tm（介电温谱获得）对应的是高电场极化;（3）自发极化位点离子掺杂将提升极化异质性,并导致极化弱关联,最终导致极化低滞后。此外,还得到了“电流曲线中电流峰对应偶极子的集体取向”和“平坦电流峰是极化低滞后的指纹特征”这两个重要的推论。而基于反铁电相区组分,本文则利用密度泛函理论（DFT）计算,用以解释反铁电响应核心问题“如何提升反铁电-铁电相变电场EF”。利用DFT计算结果,将现有对于相变电场EF的三个互不关联的解释（1）“容差因子-电负性之差”原则;（2）XRD精修和拉曼光谱观察的八面体扭转和八面体扭曲;（3）LGD自由能唯象理论关联起来,得到了“反铁电相结构是[AO12]多面体的电子云重叠能量和[BO6]八面体畸变能量的竞争”的重要推论,并以此提出“掺入小尺寸,低极化率的A位离子,可以提高相变电场EF”的组分设计原则。以上结论不仅揭示了“容差因子-电负性之差”背后的原理,也与XRD精修和拉曼光谱观察到结构相当一致。本文希望以上结果能够进一步有助于电介质极化过程的认知,以帮助高能量密度电介质材料的设计,至少也能够为组分设计提供有意义的推论或是可供参考的结构指标/物理参数指标,本文微小的工作最终可以为电介质储能材料可控设计提供力所能及的经验。
孙晓慧[6]（2019）在《宽温区铁电电卡效应相变调控的理论研究》文中研究指明制冷技术的应用覆盖了工农业生产、生物医疗、科学研究和日常生活等各领域。目前的制冷主要依赖于传统的压缩机制冷,但压缩机制冷无法摆脱制冷剂的使用,会排放大量气体引发全球性的温室效应。电卡制冷是通过电场来诱导铁电体的相变使材料的熵发生改变,进而控制材料的吸/放热过程,可实现热搬运和制冷。电卡制冷无需危害环境的制冷剂,更加绿色环保,并且具有简单轻便的特点。因此,电卡制冷技术成为新型制冷的重要发展方向,也是目前材料研究的热点。目前报道的电卡效应的温变范围普遍较窄,甚至是在某一个固定的铁电-顺电相变温度点附近,并且往往这些温度点或温度区间高于室温,进而限制了电卡效应的应用。为解决目前存在的问题,我们从理论上提出了设计宽温区电卡效应材料的设计方案和思路,分别利用应力、应变、相变,对加宽电卡效应的操作温度范围和提高电卡效应的熵变、温变进行研究。首先,设计构建了适用于拉伸应力和压缩应力对组分梯度钛酸锶钡铁电双层膜的电卡效应宽温区协同作用的热力学模型。利用该模型验证了不同的组分梯度、压缩应力和拉伸应力的协同作用能够有效地调控钛酸锶钡双层膜的电卡绝热温变和温度区间。当外加应力为0.4 GPa时,体系的电卡绝热温差和温度范围分别为3.55K和267K。结果表明,通过调节铁电材料本身的组成成分和外加应力可以加宽材料的电卡效应温度区间。其次,设计构建了超晶格体系中的失配应变加宽电卡效应宽温区的研究模型,选取锆钛酸铅/钛酸铅超晶格体系为研究对象,利用热力学计算的方法,研究超晶格体系中的晶格失配对电卡效应温区的影响。由于铁电超晶格的组成材料为极薄的特殊结构,因此超晶格中同时存在层间失配应变和基底失配应变。通过计算结果得到了关于层间失配应变与基底失配应变的“相图”,两种失配应变的共同作用可加宽锆钛酸铅/钛酸铅超晶格的电卡效应的温度区间,达到281K;同时结果表明,改变超晶格体系中组成层的厚度比例,也能调控超晶格体系的转变温度和温度区间。不仅铁电材料中的铁电相-顺电相相变会影响电卡效应,反铁电相-铁电相、铁电相-反铁电相、反铁电相-顺电相相变过程同样也会对电卡效应产生影响。因此,选取了钐掺杂的铁酸铋体系为研究对象,利用热力学函数,研究铁电-反铁电相变对电卡效应的影响。结果表明,钐的掺杂可以诱导出铁酸铋中的反铁电相,进而影响电卡效应的熵变和温区范围。并且,静水应力也能产生同钐掺杂相似的影响,诱导铁酸铋出现反铁电相,从而加宽了电卡效应的温度范围。综上所述,为加宽电卡效应的操作温度范围,本文从不同的角度（应力、应变、相变）进行了材料模型的设计。利用热力学计算的方法,验证了铁电材料的弯曲效应、晶格失配以及金属掺杂等因素对电卡效应的影响,有利于未来高效率制冷设备的设计与开发。
李根[7]（2019）在《利用电子显微学方法测量常见铁性序参量的研究》文中研究表明铁性材料包括铁电材料、铁磁材料、反铁电材料和反铁磁材料等,它们作为功能材料被广泛应用于电容器、非易失存储器、储能元件和磁电耦合等领域。本论文以球差校正电子显微学为基础,以铁性序参量的测定为主线,首先分析了维纳滤波对铁电序参量测量的影响,而后测定了铁磁性La1-xSrxMn O3/Sr Ti O3薄膜体系纳米尺度的磁参数。接下来分析了反铁电铌酸银的微观结构,在此基础上给出了约化反铁电序参量的定义,并利用它研究了钽掺杂铌酸银体系的储能性能。现代电子显微学可定量测量铁电材料体系中的局域离子铁电位移,但图像处理中的滤波过程会在多大程度上影响测量结果目前尚无确定结论。我们结合定性分析和模拟实验论证了当所用参数合适时,维纳滤波不会降低非周期性位移的测量精度。具体的模拟实验表明,当非晶层厚度不超过4nm时,位移测量的平均相对长度偏差在12%以下,平均角度偏差在5°以内。EMCD技术是一种新型的基于电子显微学的磁性测量技术,其优点众多但磁矩分辨率还有待提高。通过充分考虑衍射动力学效应并优化数据处理过程,我们利用EMCD技术在纳米尺度上对磁性较弱的La1-xSrxMn O3/Sr Ti O3薄膜进行了研究,并求出了相应的磁参数,证明了其对较弱磁性体系测量的可行性与有效性。研究者们此前对反铁电材料结构的认识主要集中在介观尺度,而缺乏微观层面的了解。我们利用球差校正STEM技术得到了反铁电材料铌酸银的HAADF图像,发现其阳离子在相反的两个±[11—0]c方向存在位移并形成波浪状的（11—0）c原子面,并发现了90°反铁电畴壁和反相畴界两类典型缺陷。结合漫散射线我们发现B位铌离子在±[001]c方向上也存在位移并形成了一系列位移微区,其典型尺度约为10nm。每一微区中铌离子的±[001]c位移方向相同,且最大位移量约10pm。在此基础上,我们定义了基于实验图像的约化反铁电序参量,其适用于以铌酸银为代表的一系列复杂氧化物体系。我们借助寻峰和高斯拟合技术得到了钽元素掺杂前后铌酸银的约化反铁电序参量,发现掺杂后体系的约化反铁电序参量小幅下降。接下来在唯象理论的框架内,我们论证了反铁电序参量的增加和顺电相电容率的降低均能有效提高储能密度,而钽元素掺杂使得体系储能密度提高的主要原因则是掺杂后高温顺电相的电容率显着减小。最后在以上分析工作的基础上,我们给出了一种设计高性能静电储能材料的思路。
韩刘洋[8]（2019）在《铁电/反铁电材料的相变行为及磁电耦合效应研究》文中研究指明铁电体、反铁电体在一定的温度范围内具有自发极化,当其极化状态在外场作用下发生改变时,会产生各种功能效应,现已被广泛地应用到医疗器械、国防武器、民生环保等领域。特别是在相变临界点,铁电、反铁电体的极化强度随温度、电场发生剧烈变化,会产生较大的热释电效应和电卡效应,可用于发展红外探测领域和固态制冷技术。因而研究并调控铁电、反铁电陶瓷的相变行为是增强相关的功能效应的重要基础。此外,铁电、反铁电陶瓷可与铁磁薄膜复合构成磁电复合材料。复合材料同时具备铁磁性与铁电性,且兼具新的耦合效应,在信息存储、微波调谐、多功能电子设备等方面具有重要应用前景。以应变传导为机制、以铁电/反铁电陶瓷为基础、通过自主选择具有高场致应变和高磁致伸缩系数的材料来构筑磁电复合体系,是当前获得高磁电耦合系数的研究热点。因此,本课题主要围绕铁电、反铁电陶瓷的相结构调控、相变行为及相关物理效应研究、磁电复合体系构筑及电场调控磁性能的研究开展如下工作:1.基于铁电/反铁电陶瓷在相变时的丰富物理效应,本课题设计并制备了具有丰富相结构的（Pb,Ca,Sr）TiO3（PCST）铁电/反铁电陶瓷,探究了其相变行为、相变时的热释电和电卡效应。（1）设计并制备了在室温具有单一相变的Pb0.3CaxSr0.7-xTiO3（x≤0.15）陶瓷。通过Devonshire唯象理论计算发现,随着Ca含量增加,陶瓷的铁电-顺电相变级数由二级变为一级。在200 V/mm的较低直流偏场下,具有一级相变的Pb0.3Ca0.15Sr0.55TiO3陶瓷表现出最大的热释电系数,pmax=81.8×10-88 C/cm2K。还利用间接法计算了该系列陶瓷的电卡效应,在室温下最高电卡温变ΔT=1.71 K,且具有良好的温度稳定性,在5℃到70℃的温度区间内绝热温变ΔT≥1 K。（2）设计了室温为反铁电相的Pb0.4Ca0.3Sr0.3TiO3陶瓷。通过对其进行变温X射线衍射、变温透射电镜及电学性能的表征分析,发现Pb0.4Ca0.3Sr0.3TiO3陶瓷中的反铁电性与非公度调制结构有关,是材料内部反铁畸变（即TiO6八面体扭转）的结果。本工作首次从结构和性能两方面论证了PCST中反铁电相的存在,并研究了Pb0.4Ca0.3Sr0.3TiO3陶瓷在温度、等静压和电场等不同外场作用下电学性能的变化及相变演化行为,探讨了该陶瓷在相变时的热释电效应和电卡效应。（3）通过调控Pb2+、Ca2+、Sr2+三种离子比例,制备和研究不同组分系列的PCST陶瓷,探索了PCST陶瓷中组分与相结构之间的关系。通过容忍因子搭建了PCST陶瓷组分和性能之间的桥梁,得出了PCST体系的平均电负性-容忍因子相图,并给出了该体系中反铁电相出现的边界条件:当容忍因子t≥0.9989时,PCST陶瓷更倾向于形成铁电序,当t≤0.9981时,陶瓷中反铁电序占主导。2.基于应变传递的磁电复合机制,利用铁电/反铁电陶瓷在电场下都可产生高应变,分别选取典型的铁电陶瓷和反铁电陶瓷——Pb（Mg,Nb）O3-Pb（Zr,Ti）O3（PMN-PZT）和（Pb,La）（Zr,Sn,Ti）O3（PLZST）为衬底,在其表面溅射Y3Fe5O12（YIG）、NiMnGa（NMG）磁性膜,构筑了多个磁电复合结构,研究了其电场调控磁性能的变化。（1）YIG/Pt/PMN-PZT/Pt:PMN-PZT铁电陶瓷的电致形变产生的应力可有效调控YIG薄膜的铁磁性能改变。在20 Oe的低偏置磁场下,面内逆磁电耦合系数可达18.15×10-8 s/m,样品面内电场调控磁化率可达65.6%。当加载电场为PMN-PZT矫顽场时,即在0 Oe、±4.6 kV/cm的外场下可实现YIG磁化强度的可逆、稳定转变。在YIG/Pt/PMN-PZT/Pt磁电复合体系中,通过施加小电场循环,获得了一种高效、节能的磁电复合存储模型。（2）NMG/PLZST/NMG:PLZST反铁电陶瓷在电场下会诱导产生较大的相变应力,应力导致NMG薄膜的磁化强度在转折电场处急速改变,在0 Oe下,NMG薄膜的磁化强度改变量最大,为15%。（3）YIG/Pt/PLZST/Pt:首次在该结构实现了电场对磁化率和磁化强度的调控。当施加电场高于PLZST的转折电场时,该复合结构的最大磁化率变化量?χ/χ0可达32%,?M/M0为18%,磁电耦合系数为11.5×10-8 s/m。进一步研究了YIG薄膜的磁各向异性在面内和面外的变化行为,揭示了导致面内、面外YIG磁化强度随电场变化差异的原因。
刘宁涛[9]（2019）在《BiFeO3基无铅铁电陶瓷的制备、结构及性能研究》文中认为自上世纪五十年代被发现以来,锆钛酸铅（Pb（Zr,Ti）O3,PZT）体系经过半个多世纪的发展,凭借其优异的电学性能,是目前应用最广泛的铁电压电材料。但是对于一般商用铅基材料,其氧化铅的含量通常超过60%,在材料制备、应用及后续处理回收过程中,铅元素会给人体健康以及环境造成严重的危害。进入21世纪以来,随着人们环保和健康意识的不断增强,2003年欧盟发布了关于“电器和电子设备中限制有害物质”（Restriction of Hazardous Substances Directive,RoHS）的法令,这其中就包括含铅电子材料。随后多个国家,包括日本、美国、中国等,也相继发布了类似的法令,对含铅电子材料和器件在各类电子产品中的应用进行了严格限制。因此,开发高性能无铅铁电压电材料具有重要的科学意义和实用价值。国内外学术界和企业界正在积极探索和发展环境友好型的无铅铁电压电材料。目前,人们致力研究的无铅材料体系主要包括BaTiO3（BT）基、（K,Na）NbO3（KNN）基以及(Bi0.5Na0.5)TiO3（BNT）基等体系。近年来,虽然在探索各材料的电性能上取得了一定的进展,但限于材料体系自身的缺点,上述三大传统无铅陶瓷体系在综合性能上仍无法与铅基压电陶瓷相媲美。因此,有必要探索研究新型的无铅铁电压电材料体系,其中BiFeO3具有超高的理论极化强度（100μC/cm2）和高的居里温度（837℃）,且其可以同BaTiO3基钙钛矿体系形成类似于PZT的准同型相界（Morphotropic phase boundary,MPB）,近年来受到科研人员的日益青睐。基于上述背景,本课题紧密围绕BiFeO3-BaTiO3基材料,通过离子改性及第三组元固溶以期提高BiFeO3基无铅铁电陶瓷的多铁、压电及储能性能,同时首次在BiFeO3基铁电陶瓷中发现了负电卡效应,主要研究内容与结果如下:1,（1-x）BiFeO3-x BaTiO3二元体系压电、电卡及储能特性（1）研究了该二元体系相界附近的结构演变,发现随着BT含量的增加,体系的铁电畸变变弱,三方相含量降低,赝立方相含量增加。在相界附近组分,体系呈现两相共存,极性三方相分布于赝立方基质中,且发现在微观区域,体系存在局部不均匀的异质结构。（2）首次在（1-x）BiFeO3-xBaTiO3（x=0.28,0.30,0.32,0.34）多晶陶瓷体系中发现了负电卡效应,并利用DSC直接测试的方法证实了负电卡效应的真实性（?T=-2.0K,x=0.32）。基于实验结果分析了其可能的物理机制,即可能同材料内部非极性区域存在的类反铁电结构相关,在电场的作用下,发生类似于反铁电-铁电相变导致材料体系内部熵增,进而呈现出负电卡效应。（3）x=0.34组分在宽的温度区域（30-170℃）内具有高的电致应变(d*33>340pm/V),尤其在高温区具有稳定的高压电系数(d*33500pm/V),其稳定性优于目前广泛报道的KNN基无铅压电陶瓷体系,这为开发兼具高压电系数和高温度稳定性的驱动器用无铅材料提供了可能。（4）首次引入Sr（Al,Nb）0.5O3和Ba(Zn1/3Ta2/3)O3组元,在保持局部高极化强度的同时,在体系中引入更多的局部无序场,从而实现了在低电场下同时获得了高的储能密度（>2J/cm3）和高的储能效率（>80%）,其中储能密度2.56 J/cm3为目前文献报道的BiFeO3基陶瓷的最大值。2,0.75BiFeO3-0.25(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.10)O3二元体系多铁性能（1）采用固相反应法制备了（Ba,Ca）（Ti,Zr）O3改性的BiFeO3基陶瓷,初步确定了（1-x）BiFeO3-x（Ba,Ca）（Ti,Zr）O3二元体系的准同型相界（MPB）x=0.28。在此基础上,系统研究了Mn的引入对BiFeO3基材料铁电,压电及铁磁性能的影响。电力显微镜（PFM）观察发现Mn的引入促进了材料内部铁电畴的形成,进而提高了体系的铁电、应变及铁磁性能。（2）研究了引入超四方相BiGaO3的0.75BiFeO3-0.25（Ba,Ca）（Ti,Zr）O3陶瓷体系的多铁特性。结果表明,2%mol BiGaO3的引入可显着提高体系的极化强度（44μC/cm2）和磁化强度（0.20emu/g）。
张华章[10]（2019）在《钛酸铋钠钾无铅陶瓷铁电稳定性调控与电学性质》文中研究指明钛酸铋钠((Bi1/2Na1/2)TiO3,BNT)是一种A位复合钙钛矿结构铁电氧化物,其无铅环保,且与其它无铅体系相比具有较好的机电耦合性能,被认为是有望发展成为替代铅基压电陶瓷的材料之一。此外,BNT基陶瓷在介电储能、电卡效应、氧离子导体、湿度敏感等方面也显示出了优良的性能和一定的实用化发展潜力。从基础研究的角度来看,BNT基陶瓷属于弛豫铁电体,具有高度无序的结构和复杂的相变,其铁电长程序极不稳定,使得传统锆钛酸铅（Pb（Zr,Ti）O3,PZT）体系中总结出的某些经典规律在BNT体系中可能不再适用,需要重新认识。另一方面,BNT基陶瓷的弛豫特性也意味着这类材料可能存在丰富的新性能和新应用,有待进一步挖掘。本论文旨在前人工作的基础上进一步完善BNT基陶瓷性能调控的基本规律,开发BNT基陶瓷可能具有的新性能和新应用,以推动无铅铁电智能材料的进一步发展。为了达到上述目的,本论文以准同型相界组成的钛酸铋钠钾(Bi1/2(Na0.8K0.2)1/2TiO3,BNKT)无铅铁电陶瓷为对象开展研究工作,通过受主元素Fe掺杂,以及施主Nb和受主Fe共掺杂调控BNKT陶瓷铁电稳定性,在此基础上分析BNT基陶瓷铁电稳定性对机电耦合性能的重要作用,并探讨利用BNT基陶瓷的弛豫特性扩展其性能的可能性。本论文的主要研究内容如下:1.研究了受主元素Fe掺杂对BNKT陶瓷铁电稳定性、压电性质和退极化行为的影响。结果表明,Fe掺杂对BNKT陶瓷的铁电长程序起到了稳定化作用。Fe掺杂使得电滞回线矩形度增加,高温下电滞回线“束腰”现象出现的温度提升,铁电-弛豫相变温度TF-R也得到提高。实验还发现,适当浓度Fe掺杂（x≤3.0%）可以同时提高BNKT陶瓷的压电性能和退极化温度。其中,压电常数d33由未掺杂样品的125 pC/N增加到Fe掺杂量为3.0%样品的148 pC/N,退极化温度Td由未掺杂样品的76°C提高到Fe掺杂量为3.0%样品的102°C。研究表明,压电常数与退极化温度的同时提高的根源在于Fe掺杂对BNKT陶瓷铁电长程序的稳定化作用。这一结果也说明长期认为的压电常数和退极化温度互逆关系不是BNT基陶瓷中的普适规律。本文提出,对于铁电稳定性较差的BNT基陶瓷体系,可以通过增强铁电稳定性达到压电常数和退极化温度同时提高的效果。2.基于Landau-Devonshire理论和铁电Preisach模型提出了一种BNT基陶瓷双电滞回线建模的新方法,在此基础上开展了Fe掺杂对BNKT陶瓷影响的热力学分析。本文建立的模型对Fe掺杂BNKT陶瓷高温下双电滞回线的拟合均达到了较高的拟合度,表明了这一模型对于描述相关体系铁电性质和相变行为的适用性。此外,这一模型将热力学自由能密度与实验可观测的电滞回线联系起来,使得从实验测量的双电滞回线反推材料的热力学自由能密度成为可能。基于这一点,本文对不同浓度Fe掺杂的BNKT陶瓷在80°C时的自由能密度曲线进行了计算,结果表明Fe掺杂降低了BNKT陶瓷铁电相的自由能。3.基于拟合双电滞回线所得样品的自由能密度,构筑了Fe掺杂BNKT陶瓷的电场-温度（E-T）相图,并从E-T相图的角度探讨了Fe掺杂对BNKT陶瓷机电耦合性能的影响。本文构筑E-T相图的方法,可以消除一级相变固有滞后对铁电-弛豫两相平衡电场实验测量的影响。本文构筑的E-T相图较好地满足了热力学的一些基本要求,在一定程度上克服了前人研究的不足。利用E-T相图预测Fe掺杂可以降低BNKT陶瓷高温下大应变临界电场,从而陶瓷可在较低的电场下产生较大的应变响应。高温电致应变实验测量成功验证了这一基于E-T相图所做出的预测,表明E-T相图可为BNT基材料的改性研究提供指导。4.研究了受主Fe、施主Nb共掺杂对BNKT陶瓷铁电稳定性和机电耦合性质的影响。结果表明,Fe元素的掺杂使得BNKT陶瓷的铁电长程序趋于稳定化,而Nb掺杂使得BNKT陶瓷的铁电长程序失稳。除Fe掺杂量较高（x>3.0%）且Nb掺杂量较少（y≤1.0%）的少数情况外,陶瓷的压电常数d33随受主Fe掺杂量增加而提高,随施主Nb掺杂量增加而降低,与传统PZT陶瓷掺杂的“软化/硬化”规律表现出了相反的趋势,表明“软化/硬化”规律在BNT基陶瓷中适用范围需加限制。本文指出,对于某些铁电稳定性较差的BNT基陶瓷,由于材料自身的铁电稳定性容易受到掺杂离子的影响,导致基于点缺陷与畴壁相互作用机理的“软化/硬化”规律失效,铁电稳定性成为决定陶瓷弱场压电性能的主导性控制因素。此外,本文还分析了铁电稳定性在强场电致应变性能中的重要作用,结果表明适度破坏材料的铁电长程序有利于强场电致应变性能的改善。5.提出了基于BNT陶瓷弛豫-铁电相变的铁电三态存储和应变记忆效应,并通过实验在Fe、Nb共掺杂BNKT陶瓷中验证了其具有一定的可行性。初步的写入能力和保持力的验证性实验表明,样品的各个状态都可以有效地写入,受样品之前所处状态影响较小;写入状态的极化和应变在1800 s的保持时间内不发生明显的改变,表明保持力良好。这项工作为高密度铁电存储器和电控形状记忆驱动器的进一步发展提供了新的途径。
二、铁电相变自由能的系列研究与反铁电相变序参量选取（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、铁电相变自由能的系列研究与反铁电相变序参量选取（论文提纲范文）
（1）(111)取向PbTiO3外延薄膜铁电相变的唯象理论研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本论文研究背景 |
| 1.2 本论文研究方法 |
| 1.3 本论文研究内容 |
| 1.4 参考文献 |
| 第2章 铁电综述 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 铁电体概述 |
| 2.3 钙钛矿铁电体的结构、性质与应用 |
| 2.4 铁电薄膜取向和压应力研究 |
| 2.5 钙钛矿铁电外延薄膜唯象理论 |
| 2.6 参考文献 |
| 第3章 压应力对(111)PbTiO_3薄膜的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 压应力下(111)PbTiO_3薄膜的相变 |
| 3.3 压应力下(111)PbTiO_3薄膜稳定相应力和应变 |
| 3.4 压应力下(111)PbTiO_3薄膜稳定相介电和压电响应 |
| 3.5 本章小结 |
| 3.6 参考文献 |
| 第4章 退极化场和压应力对(111)PbTiO_3超薄膜的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 退极化场和压应力下(111)PbTiO_3超薄膜的相变 |
| 4.3 退极化场和压应力下(111)PbTiO_3超薄膜的极化、应变和应力 |
| 4.4 退极化场和压应力下(111)PbTiO_3超薄膜的介电和压电响应 |
| 4.5 本章小结 |
| 4.6 参考文献 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（2）NaNbO3基反铁电陶瓷的设计、制备与极化储能性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 反铁电体概述 |
| 2.1.1 电介质与电极化 |
| 2.1.2 反铁电体简介 |
| 2.1.3 反铁电体的热力学模型和相变特征 |
| 2.2 钙钛矿型反铁电材料研究进展 |
| 2.2.1 铅基钙钛矿反铁电材料 |
| 2.2.2 无铅钙钛矿反铁电材料 |
| 2.2.3 有关反铁电概念的问题与理解 |
| 2.3 电介质储能原理及特性概述 |
| 2.3.1 电介质的储能原理及测量 |
| 2.3.2 电介质储能材料分类 |
| 2.4 铌酸钠基陶瓷的研究现状 |
| 2.4.1 铌酸钠基陶瓷的基本结构和晶格动力学 |
| 2.4.2 铌酸钠基铁电与反铁电陶瓷 |
| 2.5 本课题的提出及主要研究内容 |
| 第3章 材料制备与性能表征 |
| 3.1 陶瓷材料样品制备 |
| 3.1.1 实验原料 |
| 3.1.2 陶瓷材料样品的制备流程及工艺参数 |
| 3.2 结构表征和性能测试 |
| 3.2.1 结构表征 |
| 3.2.2 性能测试与表征 |
| 第4章 NaNbO_3-CaSnO_3体系构筑及其反铁电性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 显微结构和相结构演变 |
| 4.3.2 介电及铁电性能演变 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 NaNbO_3基陶瓷反铁电及铁电性能的改性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.3 CuO掺杂对NNCS04反铁电性能的影响 |
| 5.3.1 陶瓷的显微结构和相结构及介电性能 |
| 5.3.2 Cu离子的价态和配位环境以及对陶瓷电导特性的影响 |
| 5.3.3 NNCS-CuO陶瓷的极化性能 |
| 5.4 BiMnO_3掺杂对NN铁电性能的影响 |
| 5.4.1 BM掺杂对陶瓷结构、介电性能和缺陷状态的影响 |
| 5.4.2 BM掺杂对陶瓷铁电性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 稀土掺杂NNCS体系反铁电性能以及储能性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品制备 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 显微结构和相结构演变 |
| 6.3.2 介电性能演变 |
| 6.3.3 极化及储能特性 |
| 6.3.4 模型建立与极化行为的机理解释 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 NaNbO_3基弛豫储能体系的探索以及性能研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 样品制备 |
| 7.3 NN-BMN陶瓷的弛豫储能特性研究 |
| 7.3.1 显微结构和相结构演变 |
| 7.3.2 介电和铁电性能演变 |
| 7.3.3 储能性能 |
| 7.3.4 充放电性能 |
| 7.4 NN基三元系陶瓷的弛豫储能体系探索 |
| 7.4.1 NN-BMN-CT陶瓷的显微结构和介电性能 |
| 7.4.2 NN-BMN-CT陶瓷的储能性能 |
| 7.4.3 NN-BA-CT/ST陶瓷的显微结构和介电性能 |
| 7.4.4 NN-BA-CT/ST陶瓷的储能特性 |
| 7.5 NN基高熵化陶瓷的制备和储能特性研究 |
| 7.5.1 (Na,Ba,K,Bi,Ca)_(0.2)Nb_(0.2)Ti_(0.8-x)Zr_xO_3的相结构和显微结构 |
| 7.5.2 SZr100x陶瓷的介电性能 |
| 7.5.3 SZr100x陶瓷的极化和储能性能 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 全文总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读博士期间发表的学术论文和研究成果 |
（3）PbHfO3反铁电薄膜储能与电卡性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 PbHfO_3反铁电体 |
| 1.2.1 反铁电起源及其基本理论 |
| 1.2.2 PbHfO_3反铁电材料研究进展 |
| 1.3 反铁电储能及其研究现状 |
| 1.3.1 电介质电容器储能机理 |
| 1.3.2 反铁电储能材料研究进展 |
| 1.3.3 提高材料储能特性的策略 |
| 1.4 电卡效应及其研究现状 |
| 1.4.1 电卡效应的热力学理论与唯象理论 |
| 1.4.2 电卡制冷基本原理 |
| 1.4.3 电卡效应测量方法 |
| 1.4.4 陶瓷,薄膜和聚合物中的电卡效应 |
| 1.4.5 电卡效应影响因素 |
| 1.4.6 电卡制冷原型器件 |
| 1.4.7 电卡效应研究所面临的挑战 |
| 1.5 本课题的提出与主要研究内容 |
| 第二章 PbHfO_3反铁电薄膜制备、表征与工艺优化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 薄膜制备流程 |
| 2.2.1 前驱体溶液配制 |
| 2.2.2 衬底预处理 |
| 2.2.3 薄膜热处理 |
| 2.2.4 电极的制备 |
| 2.3 结构与性能表征 |
| 2.3.1 物相结构表征 |
| 2.3.2 微观结构表征 |
| 2.3.3 介电性能测试 |
| 2.3.4 反铁电性能测试 |
| 2.3.5 比热容测试 |
| 2.4 制备工艺参数优化 |
| 2.4.1 前驱体溶液稳定性 |
| 2.4.2 衬底类型 |
| 2.4.3 退火温度 |
| 2.4.4 薄膜厚度 |
| 2.4.5 缓冲层 |
| 2.4.6 退火工艺 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 PbHfO_3反铁电薄膜储能特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品制备 |
| 3.3 结构特性 |
| 3.3.1 物相结构 |
| 3.3.2 微观结构 |
| 3.4 储能特性 |
| 3.4.1 反铁电性能 |
| 3.4.2 介电击穿强度 |
| 3.4.3 储能密度和储能效率 |
| 3.4.4 热稳定性 |
| 3.4.5 疲劳特性 |
| 3.5 机理分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 PbHfO_3反铁电薄膜中正、负电卡效应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.3 结构特性 |
| 4.3.1 物相结构 |
| 4.3.2 微观结构 |
| 4.4 反铁电特性 |
| 4.4.1 室温反铁电性能 |
| 4.4.2 变温反铁电性能 |
| 4.5 电卡效应 |
| 4.6 机理分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 室温附近掺Ba~(2+) PbHfO_3薄膜中正电卡效应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 薄膜制备 |
| 5.3 结构特性 |
| 5.3.1 物相结构 |
| 5.3.2 微观结构 |
| 5.4 介电性能 |
| 5.5 铁电与反铁电性能 |
| 5.6 电卡效应 |
| 5.7 机理分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 化学应力调控PbHfO_3薄膜中反铁电性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品制备 |
| 6.3 结构特性 |
| 6.3.1 物相结构 |
| 6.3.2 微观结构 |
| 6.4 反铁电性能 |
| 6.5 机理分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得与学位论文相关的成果 |
| 致谢 |
（4）高指数取向铁电薄膜畴结构和物理特性的相场模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 铁电薄膜的多畴结构及调控工程 |
| 1.1.2 铁电薄膜的物理性能 |
| 1.1.3 铁电薄膜的应变相图研究进展 |
| 1.1.4 高指数取向铁电薄膜研究现状 |
| 1.2 相场模拟在铁电薄膜中的应用 |
| 1.2.1 铁电薄膜畴结构的相场模拟研究 |
| 1.2.2 铁电薄膜物理性能的相场模拟研究 |
| 1.2.3 铁电薄膜应变相图的相场模拟研究 |
| 1.3 本论文的选题意义及研究内容 |
| 第2章 计算方法 |
| 2.1 朗道理论 |
| 2.2 朗道-德文希亚理论 |
| 2.3 相场模型 |
| 2.4 高指数取向铁电薄膜的相场模型 |
| 2.5 数值求解 |
| 2.5.1 有限差分法 |
| 2.5.2 有限元法 |
| 第3章 对称应变下(111)取向PbTiO_3薄膜中畴结构的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模型 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 温度-应变相图 |
| 3.3.2 菱方相 |
| 3.3.3 类四方单斜相 |
| 3.3.4 类四方单斜相的结构特征随外延应变的演化 |
| 3.3.5 常规单斜相 |
| 3.3.6 空间极化矢量和热导率随外延应变的演化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 非对称应变对(111)取向PbTiO_3薄膜中平衡相和畴结构的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算模型 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 非对称应变下(111)取向PTO薄膜中可能的铁电相和畴变体 |
| 4.3.2 GSO衬底上类四方畴结构随薄膜厚度的演变 |
| 4.3.3 失配应变-失配应变相图 |
| 4.3.4 非对称应变下(111)取向PTO薄膜中的畴组态 |
| 4.3.5 非对称应变对(001)和(111)取向PTO薄膜中的畴结构的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 畴结构工程调控(111)取向PbTiO_3薄膜的面内热导性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算模型 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 KTO和GSO衬底上PTO薄膜的畴结构和热导性 |
| 5.3.2 利用电边界条件调控PTO薄膜的热导性 |
| 5.3.3 利用薄膜厚度调控PTO薄膜的热导性 |
| 5.3.4 利用非对称应变调控PTO薄膜的热导性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（5）Pb(Yb1/2Nb1/2)O3基反铁电陶瓷组分设计及储能特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超快速储能器件:脉冲电容器 |
| 1.2 脉冲电容器的核心:电介质储能材料 |
| 1.2.1 电介质材料储能的物理过程以及储能密度的定义 |
| 1.2.2 电介质储能材料的发展现状 |
| 1.2.2.1 低极化高击穿型材料 |
| 1.2.2.2 高极化低击穿型材料 |
| 1.2.2.3 常见介电储能材料种类综述 |
| 1.2.2.3.1 钛酸钡(BaTiO_3)基材料 |
| 1.2.2.3.2 钛酸铋钠((Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3)基材料 |
| 1.2.2.3.3 铌酸钾钠((K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3)基材料 |
| 1.2.2.3.4 铁酸铋(BiFeO_3)基材料 |
| 1.2.2.3.5 铌酸钠(NaNbO_3)基材料 |
| 1.2.2.3.6 铌酸银(AgNbO_3)基材料 |
| 1.2.2.3.7 锆酸铅(PbZrO_3)基材料 |
| 1.3 新型电介质储能组分:镱铌酸铅(Pb(Yb_(1/2)Nb_(1/2))O_3) |
| 1.4 本论文的研究目的及主要内容 |
| 第2章 样品制备与性能测试 |
| 2.1 测试样品的制备 |
| 2.1.1 粉体合成与块体陶瓷制备 |
| 2.1.2 测试陶瓷样品的预加工 |
| 2.2 测试/表征的方法和原理 |
| 2.2.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.3 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.4 拉曼光谱测试 |
| 2.2.5 介电性能测试 |
| 2.2.6 极化响应(P-Eloop)测试 |
| 第3章 PYN基固溶体反铁电相区和弛豫铁电相区的构筑 |
| 3.1 PYN基固溶体的组分设计与逻辑 |
| 3.2 PYN-PT的相区分布与相图 |
| 3.2.1 PYN-PT的反铁电相区划分 |
| 3.2.2 PYN-PT的弛豫铁电相区划分 |
| 3.3 PYN-PT二元相图与相界 |
| 3.4 PYN-PT中的介电储能组分 |
| 3.4.1 反铁电组分La-PYN-8PT |
| 3.4.2 弛豫铁电组分La-PYN-mPT |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 PYN-PT中弛豫铁电型极化响应的研究 |
| 4.1 弛豫型响应的可逆极化 |
| 4.2 弛豫型在高电场下的极化响应 |
| 4.3 弛豫型的低滞后极化响应 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 PYN-PT中反铁电型极化响应的研究 |
| 5.1 “容差因子-电负性”原则的局限 |
| 5.2 反铁电-铁电相变的相结构观察 |
| 5.3 反铁电-铁电相变唯象理论 |
| 5.4 密度泛函分析(DFT)揭秘反铁电-铁电相变构效关系 |
| 5.4.1 计算结构建模 |
| 5.4.2 计算结果分析与讨论 |
| 5.4.3 反铁电-铁电相变构效关系分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）宽温区铁电电卡效应相变调控的理论研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述及研究背景 |
| 2.1 铁电材料的基本概述 |
| 2.1.1 铁电材料的发展 |
| 2.1.2 铁电材料的晶体结构 |
| 2.1.3 铁电电畴 |
| 2.2 电卡效应概述 |
| 2.2.1 电卡效应的概念及其物理意义 |
| 2.2.2 电卡效应的测量方法 |
| 2.2.3 电卡制冷 |
| 2.2.4 电卡效应的研究现状 |
| 2.2.5 提高电卡性能的方法 |
| 2.3 研究方法 |
| 2.3.1 Landau理论 |
| 2.3.2 铁电相场模型 |
| 3 应力诱导的宽温区电卡效应 |
| 3.1 钛酸锶钡(Ba_(1-x)Sr_xTiO_3)概述 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 Sr的含量对电卡效应的影响 |
| 3.4 应力大小对组分梯度Ba_(1-x)Sr_xTiO_3双层膜电卡效应的影响 |
| 3.5 不同的膜厚对电卡绝热温变和调控温度范围的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 应变诱导的宽温区电卡效应 |
| 4.1 锆钛酸铅(PbZr_xTi_(1-x)O_3)铁电材料概述 |
| 4.2 超晶格理论模型 |
| 4.3 层厚比对电卡效应的影响 |
| 4.4 失配应变对电卡效应的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 相变诱导的宽温区电卡效应 |
| 5.1 BiFeO_3铁电材料概述 |
| 5.2 Sm-BiFeO_3的理论模型 |
| 5.3 Sm的掺杂量和静水压力对Sm-BiFeO_3电卡效应的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 已知材料中的电卡效应 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）利用电子显微学方法测量常见铁性序参量的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铁磁体与铁电体 |
| 1.1.1 铁磁体 |
| 1.1.2 铁电体 |
| 1.2 反铁电材料研究现状 |
| 1.2.1 畴结构研究 |
| 1.2.2 磁电耦合与压电性能研究 |
| 1.2.3 储能性能研究 |
| 1.2.4 铌酸银研究概况 |
| 1.3 唯象理论简介 |
| 1.3.1 朗道的连续相变理论 |
| 1.3.2 金茨堡和德文希尔的推广 |
| 1.3.3 Kittel的早期反铁电模型 |
| 1.3.4 Tolédano的反铁电模型 |
| 1.4 论文研究目的、思路及研究内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 电镜理论与实验方法 |
| 2.1 球差校正透射电子显微学 |
| 2.1.1 透射电子显微镜基本结构 |
| 2.1.2 像差简介 |
| 2.1.3 球差校正透射电镜基本原理 |
| 2.2 扫描透射电子显微学 |
| 2.2.1 STEM理论基础 |
| 2.2.2 明场像与环形明场像 |
| 2.2.3 暗场像 |
| 2.2.4 理想的线性成像 |
| 2.3 常用分析电子显微学方法 |
| 2.3.1 选区电子衍射 |
| 2.3.2 会聚束电子衍射 |
| 2.3.3 X射线能量色散谱 |
| 2.3.4 电子能量损失谱 |
| 2.4 宏观测试方法 |
| 2.4.1 X射线衍射 |
| 2.4.2 超导量子干涉仪 |
| 2.5 实验仪器与试样 |
| 2.5.1 实验设备 |
| 2.5.2 样品来源 |
| 2.5.3 试样制备方法 |
| 2.5.4 计算机平台 |
| 第3章 维纳滤波对包含非周期位移图像的影响 |
| 3.1 本章引论 |
| 3.2 理论分析 |
| 3.2.1 维纳滤波的基本原理 |
| 3.2.2 非周期性位移在频域的体现 |
| 3.3 模拟实验 |
| 3.3.1 模型构建 |
| 3.3.2 图像模拟 |
| 3.3.3 数据分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 LSMO薄膜磁参数的EMCD测量 |
| 4.1 本章引论 |
| 4.2 EMCD技术的原理、发展与应用 |
| 4.2.1 EMCD理论基础 |
| 4.2.2 EMCD方法的应用和发展 |
| 4.3 LSMO室温磁参数的EMCD测量 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 反铁电相铌酸银的原子尺度结构 |
| 5.1 本章引论 |
| 5.2 铌酸银中的反铁电位移与两类主要缺陷 |
| 5.2.1 反铁电位移 |
| 5.2.2 反铁电畴界 |
| 5.2.3 反相畴壁 |
| 5.3 铌原子的±[001]c位移微区 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 钽掺杂铌酸银储能性能增强的分析 |
| 6.1 本章引论 |
| 6.2 约化反铁电序参量 |
| 6.3 钽掺杂铌酸银储能性能增强的分析 |
| 6.3.1 实验结果 |
| 6.3.2 数据分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 附录A EMCD谱图处理的MATLAB代码 |
| 附录B EELS散射截面的推导 |
| 附录C EMCD分析用到的布洛赫波理论 |
| 附录D 含动力学因子的EELS二次微分散射截面 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）铁电/反铁电材料的相变行为及磁电耦合效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 铁电、反铁电材料概述 |
| 2.1.1 铁电体的基本特征 |
| 2.1.2 反铁电体的基本特征 |
| 2.1.3 相变热释电及电卡效应 |
| 2.1.4 相关铁电、反铁电材料研究现状 |
| 2.2 铁磁材料概述 |
| 2.2.1 物质的磁性 |
| 2.2.2 铁磁性材料(铁磁性和亚铁磁性) |
| 2.2.3 相关铁磁材料概述 |
| 2.3 磁电复合 |
| 2.3.1 多铁材料 |
| 2.3.2 磁电材料的分类 |
| 2.3.3 应变调控的磁电耦合机制 |
| 2.4 本文研究目的与内容 |
| 第3章 材料制备与性能测试 |
| 3.1 陶瓷样品制备 |
| 3.1.1 实验原料 |
| 3.1.2 PCST陶瓷样品制备 |
| 3.1.3 PLZST陶瓷样品制备 |
| 3.2 薄膜的制备 |
| 3.2.1 磁控溅射法 |
| 3.2.2 溅射靶材制备 |
| 3.2.3 薄膜的溅射工艺 |
| 3.3 结构表征与性能测试 |
| 3.3.1 微结构表征 |
| 3.3.2 电学性能测试 |
| 3.3.3 磁学性能测试 |
| 第4章 室温单相变PCST陶瓷热释电及电卡效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 组分设计 |
| 4.2.2 陶瓷制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 介电性能 |
| 4.3.2 相变行为分析 |
| 4.3.3 热释电性能 |
| 4.3.4 电卡效应 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 室温多相变PCST陶瓷的制备与研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 组分设计 |
| 5.2.2 陶瓷样品制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 介电、铁电性能 |
| 5.3.2 变温结构分析 |
| 5.3.3 等静压诱导相变 |
| 5.3.4 热释电及电卡效应研究 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 PCST陶瓷相图 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 陶瓷制备 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 组分诱导相变 |
| 6.3.2 PCST容忍因子与组分相图 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 基于铁电陶瓷的磁电复合结构 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验方法 |
| 7.2.1 PMN-PZT铁电陶瓷衬底 |
| 7.2.2 铁磁/铁电复合结构构造 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 面内磁电耦合效应 |
| 7.3.2 面外磁电耦合效应 |
| 7.4 小结 |
| 第8章 基于反铁电陶瓷的磁电复合结构 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验方法 |
| 8.2.1 PLZST反铁电陶瓷衬底 |
| 8.2.2 复合结构构造 |
| 8.3 结果与讨论 |
| 8.3.1 NMG/PLZST/NMG复合结构 |
| 8.3.2 YIG/Pt/PLZST/Pt复合结构 |
| 8.4 小结 |
| 第9章 全文总结与展望 |
| 9.1 全文总结 |
| 9.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）BiFeO3基无铅铁电陶瓷的制备、结构及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 铁电压电材料概述 |
| 2.1.1 铁电性和压电性的发现与应用 |
| 2.1.2 铁电体的定义与特征 |
| 2.2 介质储能特性概述 |
| 2.2.1 电介质储能的原理与测量 |
| 2.2.2 电介质储能材料的分类 |
| 2.3 电卡效应概述 |
| 2.3.1 电卡效应的原理 |
| 2.3.2 几种提高电卡效应的策略 |
| 2.4 钙钛矿型无铅铁电陶瓷研究进展 |
| 2.4.1 钙钛矿型无铅压电陶瓷的主要体系 |
| 2.4.2 铁酸铋基无铅铁电陶瓷研究现状 |
| 2.5 本课题的提出及主要研究内容 |
| 第3章 材料制备与性能测试 |
| 3.1 陶瓷样品的制备 |
| 3.1.1 实验原料 |
| 3.1.2 传统固相法制备工艺 |
| 3.2 结构和性能表征 |
| 3.2.1 结构表征 |
| 3.2.2 性能测试 |
| 第4章 BiFeO_3-BaTiO_3基二元固溶体系相界附近相结构研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BaTiO_3改性BiFeO_3无铅陶瓷的制备及相结构研究 |
| 4.2.1 实验制备 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.2.3 本节小结 |
| 4.3 (Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.90)Zr_(0.10))TiO_3改性BiFeO_3无铅陶瓷的制备与相结构研究 |
| 4.3.1 实验制备 |
| 4.3.2 结果与讨论 |
| 4.3.3 本节小结 |
| 第5章 BiFeO_3-BaTiO_3相界附近电卡效应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 不同组分的体积密度与比热容 |
| 5.3.2 不同组分样品的介电及铁电性能 |
| 5.3.3 基于DSC热流传感器的电卡测试装置 |
| 5.3.4 不同组分的电卡效应及其温度稳定性 |
| 5.3.5 负电卡效应产生的机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 0.66BiFeO_3-0.34BaTiO_3组分宽温应变稳定性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.2.1 相结构与显微结构分析 |
| 6.2.2 温度对铁电与应变性能的影响 |
| 6.2.3 宽温应变稳定性的机理分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 BiFeO_3基无铅铁电陶瓷的储能特性研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验制备 |
| 7.3 0.60BFO-0.34BT-0.06Sr Al_(0.5)Nb0.5O_3新型无铅铁电陶瓷的储能特性研究 |
| 7.3.1 陶瓷相结构及弛豫特性分析 |
| 7.3.2 陶瓷室温储能特性研究 |
| 7.3.3 储能特性的温度和频率稳定性研究 |
| 7.3.4 陶瓷充放电特性研究 |
| 7.3.5 本节小结 |
| 7.4 Ba Zn_(1/2)Ta_(2/3)O_3改性的新型铁酸铋基无铅陶瓷的储能特性研究 |
| 7.4.1 陶瓷相结构及弛豫特性的组分依赖性研究 |
| 7.4.2 铁电性能与组分的变化关系 |
| 7.4.3 不同组分陶瓷样品的室温储能特性研究 |
| 7.4.4 不同组分陶瓷样品的储能特性的温度稳定性研究 |
| 7.4.5 不同组分陶瓷样品的室温储能特性对比 |
| 7.4.6 本节小结 |
| 第8章 Mn增强BiFeO_3基陶瓷铁电性的机理研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验制备 |
| 8.3 结果与讨论 |
| 8.3.1 不同Mn含量对陶瓷相结构与显微结构影响 |
| 8.3.2 不同Mn含量陶瓷的介电性、铁电及应变性能研究 |
| 8.3.3 微观尺度Mn增强铁电性的机理研究 |
| 8.3.4 不同Mn含量对陶瓷铁磁性能的影响 |
| 8.4 本章小结 |
| 第9章 BiFeO_3基高性能室温多铁陶瓷的制备与性能研究 |
| 9.1 引言 |
| 9.2 实验制备 |
| 9.3 结果与讨论 |
| 9.3.1 相结构与显微结构分析 |
| 9.3.2 介电与电阻特性分析 |
| 9.3.3 铁电性能研究 |
| 9.3.4 铁磁性能研究 |
| 9.4 本章小结 |
| 第10章 全文总结与展望 |
| 10.1 全文总结 |
| 10.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读博士期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）钛酸铋钠钾无铅陶瓷铁电稳定性调控与电学性质（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铁电材料基本原理概述 |
| 1.2.1 铁电性与铁电材料 |
| 1.2.2 铁电热力学与电滞回线模型 |
| 1.2.3 压电效应及其影响因素 |
| 1.2.4 弛豫铁电性 |
| 1.3 BNT基无铅铁电陶瓷研究进展 |
| 1.3.1 BNT基陶瓷的结构与相变 |
| 1.3.2 BNT基陶瓷铁电稳定性及其影响 |
| 1.3.3 BNT基陶瓷的机电耦合性能 |
| 1.3.4 BNT基陶瓷性能的扩展 |
| 1.4 本文的研究思路与主要内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 样品的组成和制备工艺 |
| 2.1.1 样品组成设计 |
| 2.1.2 原料与设备 |
| 2.1.3 样品制备工艺 |
| 2.2 样品结构表征与电学性质测试 |
| 2.2.1 结构表征方法 |
| 2.2.2 电学性质测试方法 |
| 第3章 Fe掺杂BNKT陶瓷的电学性质与退极化行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品结构分析 |
| 3.2.1 晶体结构 |
| 3.2.2 显微结构 |
| 3.3 Fe掺杂对BNKT陶瓷铁电长程序的稳定化作用 |
| 3.3.1 极化前后的物相结构 |
| 3.3.2 室温铁电性质 |
| 3.3.3 变温铁电性质 |
| 3.3.4 介温特性 |
| 3.3.5 缺陷偶极对铁电长程序的稳定化作用 |
| 3.4 Fe掺杂对BNKT陶瓷压电性质和退极化温度的影响 |
| 3.4.1 压电性质和退极化行为 |
| 3.4.2 压电常数和退极化温度同时提高的原因分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Fe掺杂BNKT陶瓷的热力学分析与电场-温度相图 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Fe掺杂BNKT陶瓷电场诱导相变 |
| 4.2.1 电场加载频率的影响 |
| 4.2.2 场历史的影响 |
| 4.2.3 温度的影响 |
| 4.3 Fe掺杂BNKT陶瓷热力学建模分析 |
| 4.3.1 基于Landau-Devonshire理论的定性模拟 |
| 4.3.2 唯象建模与双电滞回线拟合 |
| 4.3.3 Fe掺杂对BNKT陶瓷影响的热力学分析 |
| 4.4 Fe掺杂BNKT陶瓷电场-温度相图 |
| 4.4.1 电场-温度相图的构筑 |
| 4.4.2 电场-温度相图与机电耦合性能的相关性 |
| 4.5 Fe掺杂BNKT陶瓷的高温电致应变 |
| 4.5.1 温度对BNKT基陶瓷电致应变的影响 |
| 4.5.2 Fe掺杂对BNKT陶瓷高温电致应变的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 Fe、Nb共掺杂对BNKT陶瓷铁电稳定性和机电耦合性质的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品结构分析 |
| 5.2.1 晶体结构 |
| 5.2.2 显微结构 |
| 5.3 Fe、Nb共掺杂对BNKT陶瓷铁电稳定性的影响 |
| 5.3.1 极化前后的物相结构 |
| 5.3.2 介温特性 |
| 5.3.3 铁电性质 |
| 5.4 Fe、Nb共掺杂对BNKT陶瓷机电耦合性质的影响 |
| 5.4.1 弱场压电性质 |
| 5.4.2 强场电致应变性质 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 BNT基陶瓷铁电三态存储与应变记忆效应 |
| 6.1 引言 |
| 6.1.1 铁电多态存储 |
| 6.1.2 铁电陶瓷中的应变记忆 |
| 6.2 基于弛豫-铁电相变的铁电三态存储和应变记忆原理 |
| 6.3 BNKTFN陶瓷结构与铁电性质表征 |
| 6.3.1 微观结构 |
| 6.3.2 铁电性质 |
| 6.4 BNKTFN陶瓷的三势阱自由能 |
| 6.4.1 BNKTFN与 PZT陶瓷极化响应行为差异 |
| 6.4.2 BNKTFN极化响应模拟 |
| 6.5 BNKTFN陶瓷铁电三态存储与应变记忆效应 |
| 6.5.1 “写入/读取”波形设计 |
| 6.5.2 BNKTFN陶瓷的铁电三态存储效应 |
| 6.5.3 BNKTFN陶瓷的应变记忆效应 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读博士学位期间已发表和待发表的论文 |
四、铁电相变自由能的系列研究与反铁电相变序参量选取（论文参考文献）
- [1](111)取向PbTiO3外延薄膜铁电相变的唯象理论研究[D]. 朱治忠. 汕头大学, 2021
- [2]NaNbO3基反铁电陶瓷的设计、制备与极化储能性能研究[D]. 叶嘉明. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2021
- [3]PbHfO3反铁电薄膜储能与电卡性能研究[D]. 黄先雄. 广东工业大学, 2021(08)
- [4]高指数取向铁电薄膜畴结构和物理特性的相场模拟研究[D]. 郭相伟. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]Pb(Yb1/2Nb1/2)O3基反铁电陶瓷组分设计及储能特性研究[D]. 包艺拯. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2020(04)
- [6]宽温区铁电电卡效应相变调控的理论研究[D]. 孙晓慧. 北京科技大学, 2019(07)
- [7]利用电子显微学方法测量常见铁性序参量的研究[D]. 李根. 清华大学, 2019
- [8]铁电/反铁电材料的相变行为及磁电耦合效应研究[D]. 韩刘洋. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2019(03)
- [9]BiFeO3基无铅铁电陶瓷的制备、结构及性能研究[D]. 刘宁涛. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2019(03)
- [10]钛酸铋钠钾无铅陶瓷铁电稳定性调控与电学性质[D]. 张华章. 武汉理工大学, 2019(07)