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1、論文題目：鈣鈦礦型無鉛鐵電材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究學(xué)科專業(yè)：理論物理學(xué)位申請人：金成超導(dǎo)師：石旺舟教授王飛飛副教授摘要以Pb(Zrlo、i，)03為代表的傳統(tǒng)含鉛壓電材料因具有優(yōu)異的壓電和機(jī)電耦合性能，在壓電材料領(lǐng)域一直占主導(dǎo)地位，獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，這些材料體系鉛含量過高(達(dá)總質(zhì)量的60％以上)，在制備和使用過程中極易對環(huán)境和人類健康構(gòu)成危害，因此，研制新型環(huán)境友好的無鉛壓電材料，實(shí)現(xiàn)取代或部分替換傳統(tǒng)含鉛壓電材料成為了壓電領(lǐng)域重要的研究方向。前期研究表明，(1-x)Bio．5Nao5Ti03-xB
2、aTi03(BNT-BT,BNT-xBT)基的壓電材料在準(zhǔn)同型相界(MPB)附近具有優(yōu)異的壓電性能，引起了廣泛地研究興趣。本文圍繞MPB組分的BNT-BT，進(jìn)一步發(fā)展了具有高場致應(yīng)變無鉛壓電陶瓷，系統(tǒng)地研究了其組分、結(jié)構(gòu)與各種電性能間的關(guān)系，另外，為促進(jìn)無鉛壓電材料在相關(guān)MEMS器件中的應(yīng)用，開展了無鉛鐵電薄膜的制備研究，主要研究結(jié)果如下：1．設(shè)計(jì)和制各了B位單一離子Zr4+取代的(Bio．5Nao．5)o．93Bao07Til．。Zrx03(BNBTZx)體系，發(fā)現(xiàn)升高溫度和增加Zr4+含量都能使體系結(jié)構(gòu)
3、從長程鐵電有序演變?yōu)槎坛逃行虻内I立方結(jié)構(gòu)，當(dāng)x=0．014時，退極化溫度降至室溫附近，并顯示出高的場致應(yīng)變，在4kV／mm電場下，等效壓電常數(shù)dl為465pm／V。2．設(shè)汁和制備了B位復(fù)合離子(A10．5Nbo．5)4+取代的(Bio．sNao．5)o．93Bao．07Til。(Alo．sNbo．5)p3體系，其變化趨勢和BNBTZx體系類似，當(dāng)x=0．01時，體系的壓電性達(dá)到最佳，壓電常數(shù)以3達(dá)到210pC／N，當(dāng)x=0．02時，體系的場致應(yīng)變達(dá)到最大，5kV／mm電場下，等效壓電常數(shù)Z，為575pm／V
4、，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。3．采用脈沖激光濺射法(PLD)，在Si基襯底上制備了BNT-BT及Mn摻雜BNT-BT薄膜(BNBMT)，通過工藝優(yōu)化，薄膜具有良好的鐵電性能及微區(qū)壓電響摘要土漫墟范太堂亟±堂焦詮塞應(yīng)，剩余極化強(qiáng)度竹為11．3I．tC／cm2，在12kV／mm的電場下，等效壓電系數(shù)Z，可達(dá)到92pm／V，這一結(jié)果要明顯的優(yōu)于已報道的BNT基的無鉛體系，也已接近鉛基薄膜體系。4．通過引入具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的Lao．7Cao．3Mn03、Lao．7Bao．3Mn03和Lao，6Sro．4C003作為緩沖層，
5、有效地實(shí)現(xiàn)對BNBMT薄膜與底電極問的界面調(diào)控，鐵電性能明顯提高，飽和極化尸。與剩余極化強(qiáng)度B分別可達(dá)到50．3IxC／cm2和20IxC／cm2，接近其體材料水平。5．基于SrTi03單晶襯底，進(jìn)一步制備了具有(100)高度取向的BNBMT薄膜，顯示出良好的鐵電與介電性能，剩余極化強(qiáng)度P，達(dá)到～21I-tC／cm2。關(guān)鍵詞：鈣鈦礦：無鉛薄膜；場致應(yīng)變；BNT論文類型：應(yīng)用基礎(chǔ)ThesisTitle：Major：Degreeapplicant：Adviser：InvestigationsonFabricat
6、ion，StructureandPropertiesofPerovskiteLead．FreeFerroelectficMaterialsTheoreticalPhysicsChengchaoJinProf．WangzhouShiViceprof．FeifeiWangAbstractUptopresent，thedominantpiezoelectricmaterialsarelead-based，representedbyPb(Zr,Ti)03(PZT)systemsduetotheirexcellent
7、piezoelectricandelectromechanicalperformances．However,thesematerialsareharmfultotheenvironmentandourphysicalhealthduetothelargecontentofPb，therefore，itisquitenecessaryforUStodeveloptheenvironmental--friendlylead·-freepiezoceramiestoreplaceorpartiallyreplac
8、ethelead—basedpiezoceramics．(1-x)Bi0．5Na0．5Ti03-xBaTi03(BNT-BT,BNT-xBT)basedceramicshavebeenattractedbroadattentionduetothegoodpiezoelectricpropertywiththecompositionaroundmorphotropicphaseboundary(MPB)．Inpre
