李文迪[1]（2021）在《CuO和MnO2掺杂K0.5Na0.5NbO3-BaBiO3单晶的生长、结构与电性能研究》文中进行了进一步梳理压电材料是一种在电子信息领域发挥着重要作用的功能材料。当前市场上主要使用的是含铅压电材料。然而,由于含铅压电材料中的铅元素腐蚀性较强,在制备、应用以及废料处理过程中产生重金属污染会对环境以及人类健康造成危害。为了人类社会的可持续发展,环境友好型的无铅压电材料成为人们广泛关注的焦点。本文以无铅压电单晶作为研究对象,从晶体的生长到晶体结构与性能的关系等方面进行了系统的研究。本文采用无籽晶固相生长技术制备了（1-x）(99.7K0.5Na0.5NbO3-0.3BaBiO3)-x MnO2和（1-x）(99.7K0.5Na0.5NbO3-0.3BaBiO3)-x CuO压电单晶,对其生长工艺、成分、微结构及其电学性能进行了系统研究,主要研究内容及结果如下:首先,研究了不同含量的MnO2掺杂对99.7K0.5Na0.5NbO3-0.3BaBiO3基压电单晶的结构和性能的影响。实验结果表明:掺入微量锰有助于晶体生长,随着MnO2掺杂量的增加,晶体表面更加平整、光滑,晶体质量和电性能得到提高。当掺杂量为0.1 at%时单晶取得最大的压电系数d33=351 p C/N约为未掺杂时晶体压电系数的3倍,此时tanδ=0.02、EC=5.31 k V/cm、Pr=24.24μC/cm2,TO-T=167℃、TC=418℃。其次,研究了微量CuO掺杂对99.7K0.5Na0.5NbO3-0.3BaBiO3压电单晶的结构和压电性能的影响,同时与MnO2的掺杂影响进行了对比分析。研究结果表明:CuO掺杂和MnO2一样具有良好的助熔效果,能促进晶粒生长。微量的CuO添加使原来相结构为正交相的晶体中出现少量四方相,当掺杂量为0.1 at%时,晶体内的四方相最多,达到16.14 wt%。随着CuO掺杂量的增加,晶体的铁电性能总体上呈现增加的趋势,而压电性能则先增后减,当掺杂量为1 at%时,晶体的综合性能最佳:Pr=44.07μC/cm2、矫顽电场Ec=5.47 k V/cm、压电系数d33=117 p C/N、TO-T=153℃、TC=403℃。通过对比MnO2和CuO掺杂效果可知,两种金属氧化物掺杂都能减少晶体样品的缺陷,使晶体表面平整、光滑;晶体结构上,MnO2掺杂不改变晶体样品的正交相结构,而微量CuO则会使晶体样品中出现少量四方相;在性能方面,两种掺杂都能有效减小晶体的介电损耗,不同的是,MnO2掺杂对晶体的压电系数优化更为明显,而CuO则在优化晶体的铁电性能上表现更佳,并能有效增加晶体的机械品质因数。最后,研究了在晶体生长阶段不同降温速率对0.5 at%MnO2掺杂99.7K0.5Na0.5NbO3-0.3BaBiO3晶体的结构与性能的影响。研究结果表明:在0.5℃/min至4℃/min区间内降温速率的改变几乎不改变材料的晶体结构,当晶体以较慢的速度降温时,晶体生长表面较为平坦,生长的单晶尺寸较大,晶体压电性能也较高。当降温速率为0.5℃/min时,晶体的综合性能最高,其正压电系数d33为214 p C/N,逆压电系数d*33为517 pm/V,同时晶体还具有较低的介电损耗tanδ=0.02,TO-T=155℃、TC=407℃。
许志敏[2]（2021）在《钐锰共掺杂铌镁酸铅-钛酸铅压电陶瓷的机电性能研究》文中研究指明压电材料是一种可以实现电能与机械能相互转化的多功能电介质材料,目前已经被非常广泛地应用于工业、军事、医疗等领域。在所有的压电材料中,铅基钙钛矿型弛豫铁电陶瓷Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3（PMNT）具有最优异的压电、介电和铁电性能,因此受到了广泛的关注、研究与应用。通过不断地探索研究,PMNT陶瓷的综合性能已经到达了巅峰,已经无法通过优化制备工艺、寻找准同型相界组分等简单的手段进一步的提高PMNT陶瓷的综合性能,这严重限制了其在高性能压电器件中的应用。目前,人们发现在钙钛矿型铁电陶瓷中异价掺杂可以进一步提升其性能,因此在钙钛矿型铁电陶瓷中进行掺杂改性已经成为了研究的热点。本文采取软硬共掺杂的策略对PMN-30PT陶瓷进行掺杂改性,制备了钐锰共掺杂的PMN-30PT陶瓷,研究了其制备工艺、物相结构、微观结构、铁电畴结构、介电性能、铁电性能、压电性能和机电性能。首先,对MgNb2O6前驱体的反应条件、不同组分的PMN-30PT陶瓷的预烧条件和烧结条件进行了研究,确定了MgNb2O6的反应条件为950 oC,150 min,未掺杂的PMN-30PT陶瓷和掺杂锰的PMN-30PT陶瓷的预烧条件为750 oC,150 min,掺杂钐的PMN-30PT陶瓷和钐锰共掺杂的PMN-30PT陶瓷的预烧条件为850 oC,240 min。不同组分的PMN-30PT陶瓷的烧结条件均为1250 oC,180 min,升降温速率为2 oC/min。然后,对掺杂前后陶瓷样品的物相结构、微观结构和铁电畴结构进行了研究。发现随着锰的掺杂比例的增加,陶瓷的相结构向三方相偏移,陶瓷样品的铁电畴尺寸增大,铁电畴壁的密度降低。掺杂钐后,陶瓷的四方相所占的比例增加,铁电畴的尺寸减小,铁电畴壁的密度升高。锰离子可以促进晶粒的生长,而当掺杂钐后平均晶粒尺寸几乎没有变化。最后对掺杂前后陶瓷样品的介电性能、铁电性能、压电性能和机电性能进行了研究,发现掺杂锰后陶瓷的介温谱上出现了退极化温度,电滞回线和应力应变曲线沿轴出现了非常明显的偏移,陶瓷的机械品质因数上升,压电系数减小,介电损耗减小。当掺杂钐后,在室温以上并没有观察到三方-四方相变温度,内偏场的值变小,陶瓷的d33明显增加。为了解释这些现象,确定了局部结构多相性、(Mn’’Ti-VOgg)x缺陷偶极子和（2SmPgb-Mn’’Ti）x缺陷偶极子对宏观机电性能的多重作用。
王宏哲[3]（2020）在《交替掺杂对Ba1-xSrxTiO3薄膜介电调谐性能的作用机理及其在滤波器中仿真研究》文中提出钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3)是一种典型的ABO3型钙钛矿结构的位移型铁电体,其拥有适中的介电常数,较低的介电损耗,且介电常数随外加电场呈非线性变化。因其在顺电相下时仍具有介电非线性特性,现已成为制备可调谐电子器件的首选材料。近年来,随着可调谐电子器件向微型化、轻量化方向发展,研究重心正在从陶瓷材料转向薄膜材料。由于其独特的优势Ba1-xSrxTiO3薄膜越来越受到人们的青睐,未来在民用、军用领域中具有广阔的应用前景。因此,钛酸锶钡薄膜的掺杂改性,对制备性能优异的可调谐电子器件具有重要意义。本文以钛酸锶钡薄膜为研究对象,采用溶胶-凝胶方法制备改性的Ba1-xSrxTiO3薄膜。系统研究了受主离子掺杂、元素比例调控、结构设计和内部界面层引入对Ba1-xSrxTiO3薄膜结构、形貌、介电性能和漏电流行为的影响。研究内容及研究结论如下:1、掺杂改性Ba1-xSrxTiO3薄膜的制备及其介电调谐性能的研究。根据锌、镁离子掺杂Ba1-xSrxTiO3薄膜的优势,首先,使用溶胶-凝胶方法配置了Ba0.6Sr0.4TiO3溶胶、掺杂改性Ba0.6Sr0.4Ti0.99Mg0.01O3（MBST）溶胶、Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3（ZBST）溶胶。然后,设计了拥有交替结构的Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3/Ba0.6Sr0.4Ti0.99Mg0.01O3/Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3（ZMZ）薄膜和Ba0.6Sr0.4Ti0.99Mg0.01O3/Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3/Ba0.6Sr0.4Ti0.99Mg0.01O3（MZM）薄膜。研究了离子掺杂和交替结构对薄膜结构、形貌和介电性能的影响,结果表明:锌、镁离子掺杂没有改变Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜的物相结构,薄膜均为立方钙钛矿相,且均在（110）晶面处具有最强衍射峰;二元交替掺杂结构ZMZ薄膜的结晶性优于ZBST薄膜,而MBST薄膜的结晶性优于MZM薄膜;薄膜的晶粒尺寸在19～35nm之间;与ZBST薄膜相比,ZMZ薄膜的晶粒更小、表面更致密;MBST薄膜与MZM薄膜的微观形貌差异不明显;当频率为1MHz时、ZMZ薄膜在30V直流偏压下的调谐度和品质因子分别为46.9%、64.2;此外,当频率分别为100k Hz和1MHz时,ZMZ薄膜在相同偏压下所对应的调谐度和品质因子值差异不大,薄膜表现出较好的频率稳定性。2、掺杂Ba1-xSrxTiO3薄膜处于顺电相、铁电相时的介电调谐性能研究。根据Ba1-xSrxTiO3材料的居里温度会随着钡锶比（Ba/Sr）的变化而变化,首先,通过调控Ba/Sr配置了Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3（3/2-ZBST）溶胶、Ba0.5Sr0.5Ti0.99Zn0.01O3（1/1-ZBST）溶胶、Ba0.75Sr0.25Ti0.99Zn0.01O3（3/1-ZBST）溶胶、Ba0.6Sr0.4Ti0.99Mg0.01O3（3/2-MBST）溶胶、Ba0.5Sr0.5Ti0.99Mg0.01O3（1/1-MBST）溶胶、Ba0.75Sr0.25Ti0.99Mg0.01O3（3/1-MBST）溶胶。然后,设计了分别处于顺电相、铁电相下的二元交替掺杂薄膜。即Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3/Ba0.6Sr0.4Ti0.99Mg0.01O3/Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3（3/2-ZMZ）顺电相薄膜、Ba0.5Sr0.5Ti0.99Zn0.01O3/Ba0.5Sr0.5Ti0.99Mg0.01O3/Ba0.5Sr0.5Ti0.99Zn0.01O3（1/1-ZMZ）顺电相薄膜和Ba0.75Sr0.25Ti0.99Zn0.01O3/Ba0.75Sr0.25Ti0.99Mg0.01O3/Ba0.75Sr0.25Ti0.99Zn0.01O3（3/1-ZMZ）铁电相薄膜。重点研究了处于顺电相、铁电相下的二元交替掺杂薄膜的介电调谐性能,研究结果表明,所有试样均为ABO3型多晶薄膜,各薄膜在（110）晶面处的平均晶粒尺寸约为230（?）;所有薄膜的表面光滑、无裂纹,但有一些微孔;薄膜的相对介电常数均小于500;处于铁电相下的3/1-ZMZ薄膜与处于顺电相下的3/2-ZMZ、1/1-ZMZ薄膜的介电损耗差异不大;由双曲线定律得到处于铁电相下的3/1-ZMZ薄膜中畴壁运动对介电损耗的贡献约为6.4%,畴壁运动对介电损耗的贡献减弱;当直流偏压分别为2.5V与7.5V时,3/1-ZMZ薄膜的品质因子分别为20.7、29.6,表明3/1-ZMZ薄膜在较小的直流偏压下仍具有优异的调谐能力;J-V特性曲线表明处于铁电相下的3/1-ZMZ薄膜仍具有较低的漏电流密度。3、锌、镁离子掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜漏电流行为的影响。根据Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜的势垒高度受受主掺杂离子的影响,首先,使用溶胶-凝胶方法配置Ba0.6Sr0.4TiO3（BST）溶胶、单组分受主掺杂的Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3（ZBST）溶胶、Ba0.6Sr0.4Ti0.99Mg0.01O3（MBST）溶胶。然后,设计制备了厚度一致的BST薄膜、ZBST薄膜、MBST薄膜及二元交替结构的Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3/Ba0.6Sr0.4Ti0.99Mg0.01O3/Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3（ZMZ）薄膜。重点研究了单组分掺杂、二元交替掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜势垒高度的影响,研究结果显示,ZMZ薄膜的界面势垒高度为0.55e V,BST薄膜的界面势垒高度为0.53e V,但是,与ZBST、MBST薄膜相比,ZMZ薄膜的界面势垒高度的变化不明显;ZMZ薄膜的陷阱势垒高度为0.17e V,BST薄膜的陷阱势垒高度为0.12e V,ZBST薄膜、MBST薄膜的陷阱势垒高度分别为0.15e V、0.16e V,陷阱势垒高度的增强可能与陷阱效应减弱以及氧空位缺陷产生的施主效应减弱有关,能带图直观地显示了氧空位缺陷与界面势垒高度、陷阱势垒高度之间的联系。4、内部界面层对掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响及其在滤波器中仿真研究。根据多层铁电薄膜中存在界面效应,提出在Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜中引入不同数量的内部界面层。首先,利用溶胶-凝胶方法配置单组分受主掺杂的Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3（ZBST）溶胶、Ba0.6Sr0.4Ti0.99Mg0.01O3（MBST）溶胶。然后,设计制备拥有2层内部界面层、4层内部界面层和8层内部界面层的Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3/Ba0.6Sr0.4Ti0.99Mg0.01O3/Ba0.6Sr0.4Ti0.99Zn0.01O3薄膜（依次为S2、S4、S8）。研究了内部界面层对薄膜结构、形貌、介电性能和漏电流行为的影响,研究结果表明,所有薄膜均为立方钙钛矿BST相,均在（110）晶面处具有最强衍射峰;薄膜表面组分均匀、无裂纹层;当外加直流电场的偏压为600k V/cm时,S8薄膜在10MHz、100k Hz时的品质因子值分别为111.3和108.6,数值上差异不大,表明薄膜具有较好的频率稳定性;内部界面层的引入改变了Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜的漏电流行为,S8薄膜拥有最小的漏电流密度。选用S8薄膜电容作为可调元件,设计了四阶“抽头型”梳妆线可调带通滤波器。当其介电常数从500减小至191时,滤波器的中心频率可调率为5.7%。
杜宗政[4]（2020）在《大功率压电陶瓷材料及其测试系统研究》文中提出压电陶瓷是一种关联机械能和电能的材料,广泛应用在无损检测、压电驱动、超声诊断、水声换能等领域。压电器件往往需要较高的机械品质因数（Qm）,以获得较大的输出功率。Qm值的测定通常是利用阻抗分析仪在低外加电压（1V）下完成的,这种测试方法得出的Qm值与实际需求并不一致。本论文首先分析了压电振子的等效电路模型和机械品质因数的常规计算方法;然后从掺杂改性的方式出发,致力于制备高Qm值的中性和硬性Pb（Zr,Ti）O3（PZT）基压电陶瓷;最后着重研究压电陶瓷大功率特性的测试原理,进而开发了大功率测试系统。论文首先分析和讨论了压电陶瓷的等效电路模型和机械品质因数的推导过程。该部分对压电陶瓷的等效模型进行了梳理和规范,经典模型和动态模型的相辅相成,更为直观的展示压电陶瓷的工作机理。此外,以压电陶瓷的等效模型为基础,对机械品质因数的两种方法（定义式法和3d B法）进行理论分析和实验对比。研究发现,两种计算方法在理论上是一致的。实验结果的对比也证实了这一理论推导的可信性。系统研究了MnCO3对中性Pb（Zr,Ti）O3基压电陶瓷相结构、微观结构和电学性能的影响。研究发现MnCO3掺杂的硬性行为可以极大地提高机械品质因数（Qm值提高了近8倍）。此外,引入烧结助剂Li Bi O2和Cu O,实现了低温烧结（900℃）。MnCO3掺杂的陶瓷样品具有良好的温度稳定性和较低的平均功耗,适用于制备大功率陶瓷器件。实验中还研究了尺寸对压电陶瓷相结构和性能的影响,大尺寸压电陶瓷较低的谐振频率使其Qm值优于小尺寸样品。同样采用MnCO3对硬性PZT基压电陶瓷进行掺杂改性研究。研究发现当MnCO3的加入量为0.2wt%,压电常数、kp和Qm同时取得最优值,d33～194p C/N,d*33～260pm/V,kp～0.410,Qm～2064。加入烧结助剂Li Bi O2和Cu O,d33和kp分别由194p C/N、0.410升至218p C/N、0.449;Qm略有下降,由2064降至1613。此外,适量Ce O2的加入细化了晶粒尺寸,提高了样品的致密度。研究压电陶瓷的大功率测试原理,并开发大功率测试系统。以压电振子的动态等效模型为基础,在脉冲驱动法的基础上,提出了一种“三步法”的测试流程,提高了测试的准确性;同时分析并解决了仪器同步触发、驱动电压信号放大质量等问题;基于Lab VIEW语言独立开发了操作软件。利用搭建好的测试系统对前文制备的高Qm材料进行多频率（谐振/反谐振频率）、多模态（p模式、31模式）的测试,获取陶瓷样品的Qm值随振速的变化关系。测试数据与文献中的结果对比,验证了测试系统的准确性。
姚亚丽[5]（2020）在《掺杂剂对LiTaO3基陶瓷介电性能的影响》文中研究指明钽酸锂（LiTaO3）晶体的各种性能备受到研究人员的普遍关注,在其单晶方面和薄膜方面研究较多。因LiTaO3多晶陶瓷在烧结方面有一定的难度,所以对LiTaO3多晶的陶瓷的组织结构方面以及在其介电性能方面的应用受到了限制。本文主要选取的是烧结的方法选取无压,选用Bi2O3颗粒、CoO颗粒以及MnO2掺杂获取LiTaO3基陶瓷,通过调节掺杂剂掺杂量以及控制烧结温度研究其介电性能的影响。结果表明:当烧结温度为1250℃时,通过制备掺杂Bi2O3量分别为0.5%、1.5%、2.5%、3.5%成分的LiTaO3陶瓷（BLT）可知,在Bi2O3掺杂量是2.5wt%时,最大相对密度为76.7%。介电频谱显示,在一定频率条件下,伴随Bi2O3不断增加,介电常数有先提高后逐渐降低的趋势,2.5BLT陶瓷样品介电常数的数值最大为80;介电损耗有先下降后持续增加的现象,2.5BLT最小。介电温谱得出,在测试频率条件是10k Hz,641.5℃下介电常数达到峰值310.5,介电损耗伴随温度的不断增加持续上涨。从不同的烧结的温度条件下烧结制备的2.5BLT陶瓷的结构以及性能结果可知,2.5BLT陶瓷的相对密度的大小伴随温度的改变先缓慢增加后持续下降,2.5BLT陶瓷在1250℃烧结最致密。介电频谱分析,在一定频率条件下,伴随烧结温度持续升高,介电常数先逐渐增加后不断降低。1250℃下介电常数的数值最大为68,介电损耗最小。当烧结温度为1250℃时,通过制备掺杂CoO量分别为1wt%、3wt%、5wt%和7wt%成分的LiTaO3基陶瓷（CLT）可知,相对密度主要受Co离子改变的影响,呈现先增至峰值后逐步衰减的走向。当Co离子为5wt%时,相对密度最大为89.43%。Co离子对室温下CLT陶瓷样品介电常数大小作用相对大一点,其对介电损耗的作用弱一些,5CLT的介电常数的数值最大为524.8,介电损耗最小为0.194。介电温谱展现,CLT陶瓷样品介电常数伴随Co离子的掺杂量的多少的一直增加,先达到峰值3055后逐步衰减。从不同温度下制备的5CLT陶瓷的结构以及介电性能结果得出,陶瓷的相对密度伴随温度的影响,浮现先增至峰值后逐步衰减的情况,在1250℃烧结最致密。介电频谱显示,在一定频率条件下,介电常数因烧结温度持续改变,呈现先逐渐增加然后缓慢降低的形势。5BLT的介电常数在1250℃时峰值为543.8,介电损耗最小为0.07。由介电温谱得,1250℃下5BLT陶瓷样品介电常数峰值最大为3059.8,介电损耗跟随温度的改变一直增加。当烧结温度为1300℃时,通过制备掺杂MnO2量为1wt%、3wt%、5wt%和7wt%成分的LiTaO3基陶瓷（MLT）可知,相对密度伴随二氧化锰掺杂量的改变,显露出先增加后下降的走向。当MnO2为5wt%时,相对密度最大为91.2%。在LiTaO3中掺杂锰离子可以有效地影响晶粒长大,晶粒大小随MnO2的改变而增大。室温频谱得出,介电常数伴随MnO2的改变,展现先增至峰值后降低的情形,5wt%时达到峰值14779.52,介电损耗最小为0.02。介电温谱显示:5MLT陶瓷样品介电常数峰值为5209.8,损耗最小为2.34。从不同的烧结的温度条件制备的5MLT陶瓷的微观结构与其介电性能结果分析,1250℃烧结温度时,5MLT陶瓷最为致密。介电频谱表露,一定频率条件下,介电常数伴随烧结温度的不断改变,有先增至峰值后逐步衰减的趋势。1250℃时介电常数达900左右,介电损耗最小为0.167。介电温谱得出1250℃下5MLT陶瓷样品介电常数的数值最大为6397.2,1350℃下5MLT陶瓷介电常数的数值最大为8200.5。1250℃下5MLT陶瓷的介电损耗数值最小为0.64。
阳攀[6]（2020）在《热释电探测器的PZT基陶瓷材料研究及单元结构仿真》文中研究说明热释电探测器作为一种检测装置,由于低成本、高可靠性和无需制冷等特点,常被当作采集器、“警报器”等传感节点而运用到无线传感网络和其他的一些方面,并随着5G更高频率传输速度、更低成本、更大网络规模架构和更高安全性的网络时代的到来和发展,使得万物互联也将成为可能,这也就说明无线传感网络的规模将无限扩大,与此同时作为传感节点的探测器的需求量也将成倍增加,但事物都有两面性,机遇和挑战往往都是成对出现,所以如何提高热释电探测器的探测性能是目前亟待研究的课题,而又由探测器的结构组成和工作原理可知,欲提高探测性能,研究热释电材料、器件结构、受热方式等问题是关键切入点。本文使用了富锆型PMN-PMS-PZT陶瓷材料作为敏感元的制备材料,研究了掺杂对其相结构和介电性能的影响,并对探测器的单元结构做了仿真分析和优化设计。第一部分为PMN-PMS-PZT陶瓷材料制备以及掺杂对陶瓷材料性能表征的影响。首先采用传统的固相烧结法制备锆钛比（Zr/Ti）分别为95/5、90/10、85/15、82.5/17.5的PMN-PMS-PZT陶瓷材料,对比其烧结情况和介电性能。实验结果表面,随着锆钛比的增加,陶瓷材料有着烧结温度越高、烧结温区越窄的情况,相对而言85/15和82.5/17.5在这方面的表现较好,二者之中又以85/15的介电性能更优,且相关文献对锆钛比为85/15的研究也较少,因而综合考虑最终选择锆钛比为85/15的PMN-PMS-PZT陶瓷作为热释电敏感元的主体系配方材料,但尽管如此,其介电性能还不是特别理想,因而通过掺杂的方式来实现改性的目的,并研究了掺杂Al离子和在0.3wt%Al离子掺杂的基础上增加Mn含量对陶瓷相结构、介电性能的影响。实验结果表明:掺杂Al离子不会给陶瓷材料引入新相,且在0.3wt%Al离子掺杂的基础上增加Mn离子含量为0.08wt%时,介电性能最好。第二部分对单元结构进行了仿真优化设计。首先使用SolidWorks软件建立敏感元和支撑结构之间的三维模型,然后再利用Ansys软件对模型进行热学和力学的仿真分析,再把计算结果作为依据进一步优化设计模型。实验结果表明:支撑结构与敏感元之间的接触面积越大,敏感元表面瞬时温升越慢,反之温升越快,但力学形变正好与之相反。因此由结论可知,想要敏感元瞬时温升快而形变量又小是很难同时做到的,因而设计了一种六脚柱支撑结构使得敏感元在热学和力学方面综合表现最优。综上所述,在0.3wt%Al离子掺杂85/15的PMN-PMS-PZT陶瓷材料的基础上增加Mn的含量,可以获得介电性能较好的热释电陶瓷材料,适合作为敏感元应用到热释电探测器上;在敏感元长边的中间部分加长方体支撑结构,可以在有效提高敏感元瞬时温升的同时减小敏感元的力学形变,这对探测器整体性能的提升有参考指导价值,为其在无线传感网络中的良好应用具有潜在的研究意义。
祁旭昕[7]（2019）在《锰掺杂铌铟锌酸铅-钛酸铅体系压电陶瓷的机电性质研究》文中进行了进一步梳理Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3（PIN-PZN-PT）压电陶瓷,拥有优异的综合性能,例如温度稳定性高、压电性能好等。但是PIN-PZN-PT压电陶瓷制备过程中易产生焦绿石相,较难得到纯钙钛矿相,这就导致体系机电性能大大降低,因此探索纯钙钛矿相PIN-PZN-PT压电陶瓷的制备工艺是十分重要的。另外,虽然PIN-PZN-PT压电陶瓷压电性能比较高,但是其机械品质因数Qm比较低,限制了PIN-PZN-PT压电陶瓷在大功率换能器当中的应用。硬性掺杂可以改善压电陶瓷体系的综合机电性能,提高体系的机械品质因数,正好可以弥补PIN-PZN-PT体系性能的不足。本文通过固相反应法制备出PIN-PZN-PT压电陶瓷。探究了前驱体InNbO4与ZnNb2O6的最佳烧结条件,得出InNbO4理想合成条件为:烧结温度1050℃,烧结时间2小时;ZnNb2O6理想合成条件为:烧结温度900℃,烧结时间2小时。在此基础上,研究出PIN-PZN-PT压电陶瓷理想的合成条件为:预烧温度720℃,预烧时间3小时,烧结温度1180℃,烧结时间3小时。研究发现在制备过程中加入2mol%的ZnO以及3 mol%的PbO,能够弥补高温区间PbO以及ZnO的挥发,制备出纯钙钛矿相的PIN-PZN-PT压电陶瓷。研究了不同浓度锰掺杂（0 mol%-2 mol%）对相界组分PIN-PZN-PT陶瓷机电性能的影响,发现49PIN-21PZN-30PT组分机电性能最为优越,机械品质因数Qm由不掺锰时的212提升到掺杂浓度为2 mol%时的2162,提高了近9倍,达到了通过硬性掺杂提升体系综合机电性能的预期效果,为高功率换能器提供了材料基础。硬性掺杂对压电陶瓷机电性能的影响规律已较明确,然而对铅基体系介电弛豫特性的影响规律尚不清晰。由于PIN-PZN-PT体系介电弛豫特性不明显,因此本文选择了弛豫性比较明显的PIN-PT体系中的85PIN-15PT为基质,研究了锰掺杂对体系介电弛豫特性的影响。发现随着锰掺杂浓度的增加,体系频率色散逐渐减小,ΔTm（最大测试频率200 kHz与最小测试频率100 Hz时的居里温度差值）由不掺杂时的10℃降低到锰掺杂浓度为1 mol%时的0℃。由于85PIN-15PT弥散性比较明显,锰掺杂对体系弥散因子影响不大。总体来说,硬性掺杂降低了压电陶瓷的介电弛豫特性,这为后续压电陶瓷的改性优化提供了实验基础。
宋海珠[8]（2019）在《低电压下BCTS陶瓷介电储存性能的研究》文中研究指明尽管介电储能装置在高压电能水平上得到了广泛的应用,但随着便携式和可穿戴电子设备的迅速发展,有限电场强度下对储能装置的需求也越来越大。本文提出了若干种提高（Ba,Ca）（Ti,Sn）O3铁电材料系统在低电场下的能量密度的方法,并对其介电弛豫性能做了系统的研究。研究结果对开发低电场下大介电常数、高能量密度的储能介质具有一定的指导意义。首先研究了烧结气氛对BCTS陶瓷材料微观结构、介电弛豫性能、压电性能以及储存性能的影响,实验结果表明一定程度的氧分压会影响BCTS陶瓷晶粒形貌,并且改变了相共存的比例。另外氮气烧结使样品的弛豫性增强,介电常数的温度稳定性提高。此外在氮气烧结的样品的P-E曲线变“瘦”,使得储能密度和储能效率均有提高。另外本课题还研究了若干元素掺杂对BCTS陶瓷微观结构、介电弛豫性能、压电性能以及储存性能的影响,主要包括MnO2、BiScO3、HfO2、ZrO2。通过对特定晶格位置元素的取代与晶界富集,调整材料体系的晶相对称性、微区组织形态与缺陷结构,达到优化材料电学性能的目的。（1）MnO2的加入改变了O相和T相共存的比例,并得出了陶瓷的O-T相边界。在二氧化锰的掺杂量为0.4 mol.%时,压电性能达到最高,机械品质因数Qm为216,介电损耗tanδ为0.011,压电常数d33为578,平面机电系数kp为0.39;由于内部偏压场的影响,当二氧化锰的添加量为0.8 mol.%时,达到储存性能的最佳值(Wrec17.86mJ/cm3,η47.87%)。（2）BiScO3的加入使得陶瓷晶粒尺寸显着减小,C-T峰、T-O峰逐渐消失,并伴随着峰值的增高和范围的扩大,而且发现BCTS-6BSO陶瓷的弛豫铁电行为是一个热激活过程;另外BiScO3也提高了样品的能量储存性能,随着BiScO3含量的增加,P-E曲线变细,最大极化强度降低,并且封闭面积变小,BCTS-2BSO陶瓷样品取得最优的储存性能(Wrec18.6541mJ/cm3,η62.066%)。（3）HfO2的加入提高了陶瓷介电常数的温度稳定性,第一个转变峰的弥散性增强,峰值上升。当HfO2添加量为8 mol.%时,居里温度突然降低到4℃,打破O相和T相共存的状态,变为仅存在O相的状态。同样HfO2的加入也提高了陶瓷的储能性能,BCTS-4HfO2陶瓷样品取得最优的储存性能(Wrec16.7232mJ/cm3,η47,24%)。（4）Zr的加入使得介电性能得到改善,随着Zr含量的增加,相变的弥散性增强,相变温度（TC）降低。与此同时Zr含量的变化还会影响其储存性能,在x=0.03时取得最佳的储存性能(Wrec19.84 mJ/cm3,η61%),通过拟合微观结构与样品性能的关系,初步得出在BCSTZ体系中,晶粒越小,结构越致密,介电储存性能越高。
刘治宏[9]（2019）在《PNN-PHT基压电陶瓷掺杂改性研究》文中进行了进一步梳理压电陶瓷具有优良的压电、介电以及铁电性能,被广泛应用于制动器、多层电容器、传感器和换能器等领域。然而,高压电特性和低烧结温度的需求制约了其进一步应用。因此,兼具高压电性能、低烧结温度的压电陶瓷材料具有广阔的研究前景。研究表明,钙钛矿结构的Pb（Nb,Ni）O3-Pb（Hf,Ti）03（PNN-PHT）三元压电陶瓷具有优异的压电性能,有望成为一种高性能压电陶瓷材料。本文以PNN-PHT三元压电陶瓷材料为研究对象,通过单离子掺杂、添加烧结助剂以及离子共掺等对其进行改性研究,探讨各自的性能调控机制。主要内容和结论如下:采用传统固相法,制备了 Fe2O3 掺杂的0.49Pb（Ni1/3Nb2/3）O3-0.51Pb（Hf0.3Ti0.7）O3压电陶瓷,研究了 Fe2O3 掺杂对 0.49Pb（Ni1/3Nb2/3）03-0.51Pb（Hf0.3Ti0.7）03陶瓷的微观结构、压电和介电性能的影响。结果表明,Fe3+阳离子可溶于PNN-PHT晶体的B位,有利于形成纯钙钛矿结构。Fe掺杂有效地提高了 PNN-PHT陶瓷的压电和介电性能。1.0at%Fe2O3掺杂的样品获得了较好的压电性能,即d33=960pC/N,εr=6734,kp=0.62和Tc=133℃。通过第一性原理计算和PFM观察表明,样品的高压电性能主要归因于缺陷偶极子裁剪大电畴所形成的介观畴。为了提高PNN-PHT陶瓷的压电性能和改善其烧结特性,系统研究了添加剂LiF对0.49Pb（Ni1/3Nb2.3）O3-0.51Pb（Hf0.3Ti0.7）O3压电陶瓷的微观结构、压电和介电性能的影响。结果表明,添加适量的LiF有利于纯钙钛矿结构的形成,以及PNN-PHT陶瓷的致密化,致使所制备样品的压电性能提高。研究发现,所制备陶瓷样品随着烧结温度的升高而变得致密,同时晶粒变大。当LiF添加量为4at%时,在1100℃下烧结2h的样品获得了最佳的电学性能,其d33=980pC/N,εr=7113,kp=0.57,tanδ=0.023和Tc=117℃。采用传统固相法,制备了 Fe203和Bi2O3共掺杂的0.49Pb（Ni1/3Nb2/3）O3-0.51 Pb（Hf 0.3Ti0.7）O3陶瓷。结果表明,通过Fe2O3和Bi2O3共掺杂,PNN-PHT陶瓷晶体结构从菱方相变为四方相,促进了良好微观结构的形成,提高了样品的压电和介电性能,并显着降低了烧结温度。对于添加2at%Fe2O3和2at%Bi2O3的样品,在1050℃温度下烧结时,可获得良好的电学性能,其d33-856pC/N,kp-0.60,εr-6500和tanδ-0.025。
万凤[10]（2018）在《B位Cr/Co掺杂和A位Zr掺杂YMnO3的结构、磁性和介电性能研究》文中研究指明多铁材料是集铁电性、铁磁性以及铁弹性等物理属性于一体的多功能材料。由于多铁材料存在铁电性与铁磁性之间的耦合效应,从而在自旋电子器件、磁传感器、信息存储、低温磁制冷系统等方面具有巨大的应用前景。然而,目前所研发的多铁材料还远远不足以满足实际应用,主要是因为存在室温下的单相多铁材料极其匮乏、磁电耦合系数很小等问题。因此,对于多铁材料的探究一直是凝聚态物理和材料科学领域的重点课题。六方层状结构的YMnO3由于其新奇的物理性质,成为目前备受关注的多铁材料之一。本论文以六方YMnO3为研究对象,围绕不同离子在A位和B位的掺杂对YMnO3晶体结构、介电、磁性等物性的影响进行系统研究。主要研究成果如下:（1）采用固相反应法制备了B位Cr掺杂的YMn1-xCrxO3（x=0.00,0.03,0.05,0.07,0.10）多晶样品。研究发现Cr3+离子的掺杂并没有改变YMnO3的晶格结构,但晶粒尺寸随着掺杂量的增大而减小。通过外加交流偏压和温度变化对样品的介电性能施加影响,探讨了Cr掺杂的YMnO3介电弛豫行为。结果表明,介电温谱在温区70-90 K出现的反S形状曲线与磁电耦合有关;在160-280 K内存在明显的介电弛豫,并且该介电弛豫遵循Arrhenius定律,是热激活过程。对体系磁性的研究发现,随着Cr3+离子掺杂量的增加,YMnO3多铁材料的磁性显着增强,并且反铁磁有序转变温度TN提高到86 K。Cr3+离子掺杂减弱了YMnO3中Mn3+-Mn3+之间长程有序的反铁磁交换作用,并且引入了短程的Mn3+-Cr3+、Mn3+-Mn4+铁磁交换作用,这两种磁相互作用产生竞争,导致YMnO3的磁阻挫效应降低。YMn1-xCrxO3样品在低温（5 K）下的磁滞回线测试结果显示所有样品都存在水平交换偏置,并且交换偏置场随Cr3+离子掺杂量的增加而增大。该变化趋势表明,反铁磁体对铁磁体或未补偿自旋的钉扎作用起着至关重要的作用。同时,研究了O2、N2不同气氛退火处理对YMn0.9Cr0.1O3磁性的影响。研究结果表明:Mn4+离子的含量增大引起O2气氛退火处理后的YMn0.9Cr0.1O3铁磁成分含量增加;氧空位浓度的显着增大是导致N2气氛下退火的YMn0.9Cr0.1O3铁磁性减弱的主要因素。（2）采用高压光学浮区法制备出了直径为4-5 mm、长度为60-80 mm的Cr掺杂YMnO3晶体。通过X射线衍射、扫描电子显微镜研究了晶体中的气泡、包裹体和位错等缺陷。深入探究了以上缺陷产生的原因,且通过研究分析提出了控制与减少缺陷的有效措施,对生产工艺中的各项参数进行了优化。（3）通过固相烧结法制备B位Co掺杂的YMn1-xCoxO3（x=0.00,0.03,0.05,0.07,0.10）多晶样品。对YMn1-xCoxO3粉体的X射线衍射及拉曼光谱分析表明,当x<0.07时,样品为六方P63cm单相;当x>0.07时,样品中六方P63cm相与正交Pbnm相两相并存。对样品的磁性测量表明,铁磁磁化强度和最大磁熵变均随着Co掺杂浓度x的增加而增大,且两者之间存在非线性关系。这是由于体系中引入了除Mn3+-Mn4+铁磁交换作用之外的Mn2+-Mn3+交换作用。样品的介电测试结果显示,在350-650 K温度区间,存在一个热激活过程的介电弛豫。（4）在空气气氛下,利用固相烧结法制备了A位Zr掺杂Y1-xZrx MnO3（x=0.00,0.05,0.10）多晶样品。通过对磁性特征参数居里温度、居里常数和有效磁矩等的深入研究表明,Zr4+掺杂引起YMnO3铁磁成分增加,在温度低于15 K时体系进入自旋玻璃态,这不仅与铁磁双交换作用和反铁磁超交换作用的相互竞争有关,反铁磁倾斜也是重要的影响因素。
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。
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。
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。
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 压电材料概述 |
| §1.1.1 压电效应 |
| §1.1.2 无铅压电材料 |
| §1.2 铌酸钾钠单晶的几种制备技术 |
| §1.2.1 熔盐法 |
| §1.2.2 布里奇曼法 |
| §1.2.3 顶部籽晶助熔剂生长技术 |
| §1.2.4 区熔法 |
| §1.2.5 固相晶体生长法 |
| §1.2.6 无籽固相晶体生长法 |
| §1.3 铌酸钾钠基无铅压电材料性能改进 |
| §1.3.1 离子掺杂 |
| §1.3.2 添加烧结助剂 |
| §1.3.3 改进制备工艺 |
| §1.4 本课题研究意义和主要研究内容 |
| 第二章 样品制备及性能表征 |
| §2.1 原料及设备 |
| §2.1.1 实验原料 |
| §2.1.2 实验设备 |
| §2.2 单晶制备过程 |
| §2.3 结构与性能表征 |
| §2.3.1 物相结构表征 |
| §2.3.2 微观形貌分析 |
| §2.3.3 成分分析 |
| §2.3.4 压电性能分析 |
| §2.3.5 介电性能分析 |
| §2.3.6 介电损耗分析 |
| §2.3.7 铁电性能分析 |
| §2.3.8 拉曼分析 |
| 第三章 微量锰掺杂对铌酸钾钠基压电单晶结构与性能的影响 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 样品的形貌分析 |
| §3.3 样品的晶体结构分析 |
| §3.4 样品的电学性能 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 微量铜掺杂对铌酸钾钠基压电单晶结构与性能的影响 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 样品的形貌分析 |
| §4.3 样品的晶体结构分析 |
| §4.4 样品的电学性能分析 |
| §4.5 CuO与MnO_2掺杂效果对比研究 |
| §4.6 本章小结 |
| 第五章 工艺优化对铌酸钾钠单晶结构与性能的影响 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 降温速率对晶体生长质量和微观形貌的影响 |
| §5.3 降温速率对晶体结构的影响 |
| §5.4 降温速率对晶体电学性能的影响 |
| §5.6 降温速率对晶体介电性能的影响 |
| §5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 总结 |
| §6.1 下一步工作建议与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间主要研究成果 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 铁电体概述 |
| 1.3 化学掺杂法与缺陷工程概述 |
| 1.4 软、硬性掺杂铅基钙钛矿型弛豫铁电固溶体的发展概况 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 钐锰共掺杂PMN-30PT陶瓷的制备工艺和微观结构研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 前驱体MgNb_2O_6的制备 |
| 2.3 锰掺杂和钐锰共掺杂PMN-30PT陶瓷的制备 |
| 2.4 钐锰共掺杂PMN-30PT陶瓷的微观结构 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 钐锰共掺杂PMN-30PT陶瓷的物相结构和铁电畴结构研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 钐锰共掺杂PMN-30PT陶瓷的物相结构 |
| 3.3 钐锰共掺杂PMN-30PT陶瓷的铁电畴结构 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 钐锰共掺杂PMN-30PT陶瓷的电学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 钐锰共掺杂PMN-30PT陶瓷的介电性能 |
| 4.3 钐锰共掺杂PMN-30PT陶瓷的铁电性能 |
| 4.4 钐锰共掺杂PMN-30PT陶瓷的压电性能和机电性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电介质及特性概述 |
| 1.2.1 介电性 |
| 1.2.2 压电性 |
| 1.2.3 热电性 |
| 1.2.4 铁电性 |
| 1.3 研究背景及意义 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 研究内容及方法 |
| 第二章 掺杂改性Ba_(1-x)Sr_xTiO_3薄膜的制备及其介电调谐性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品与试剂 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 实验方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 物相结构分析 |
| 2.3.2 微观形貌分析 |
| 2.3.3 介电-频率特征分析 |
| 2.3.4 偏压特性分析 |
| 2.3.5 相关机制分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 掺杂Ba_(1-x)Sr_xTiO_3薄膜处于顺电相、铁电相时的介电调谐性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 顺电相、铁电相下的薄膜制备方法 |
| 3.2.2 热分析、晶体结构、微观形貌、介电及铁电性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 热特性分析 |
| 3.3.2 物相、微观形貌分析 |
| 3.3.3 介电-频率特征分析 |
| 3.3.4 偏压特性分析 |
| 3.3.5 铁电特性分析 |
| 3.3.6 畴壁运动的贡献分析 |
| 3.3.7 漏电流行为分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 锌、镁离子掺杂对Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3薄膜漏电流行为的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 薄膜试样的制备方法 |
| 4.2.2 漏电流行为测试方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 J-E特性分析 |
| 4.3.2 界面势垒高度分析 |
| 4.3.3 陷阱势垒高度分析 |
| 4.3.4 相关机制分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 内部界面层对掺杂Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3薄膜介电性能的影响及其在滤波器中仿真研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 拥有内部界面层的薄膜样品的设计及制备方法 |
| 5.2.2 晶体结构、微观形貌测试 |
| 5.2.3 介电性能、漏电流行为测试 |
| 5.2.4 基于HFSS的四阶可调谐滤波器的设计与仿真 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 物相、微观形貌分析 |
| 5.3.2 偏压特性分析 |
| 5.3.3 相关机制分析 |
| 5.3.4 漏电流行为分析 |
| 5.3.5 薄膜在梳妆线可调滤波器中的仿真研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 本课题主要的创新点 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 压电效应和压电陶瓷 |
| 1.1.1 压电效应 |
| 1.1.2 铁电体 |
| 1.2 压电材料的性能参数 |
| 1.3 机械品质因数 |
| 1.3.1 机械品质因数Q_m |
| 1.3.2 机械品质因数Q_m的传统测试方法 |
| 1.4 高Q_m压电材料的研究进展 |
| 1.4.1 二元系压电陶瓷 |
| 1.4.2 三元系压电陶瓷 |
| 1.4.3 四元系压电陶瓷 |
| 1.5 压电材料的大功率测试进展 |
| 1.5.1 恒定电压法 |
| 1.5.2 恒定电流法 |
| 1.5.3 脉冲驱动法 |
| 1.6 课题研究的目的与内容 |
| 第2章 压电振子的模型和机械品质因数的理论计算 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 压电振子的理论模型 |
| 2.2.1 压电振子 |
| 2.2.2 压电振子的等效电路 |
| 2.3 谐振状态下机械品质因数的理论计算 |
| 2.3.1 定义式法 |
| 2.3.2 3dB法 |
| 2.4 两种计算方法的实验对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 中性Pb(Zr,Ti)O_3基陶瓷压电性能的调控 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 MnCO_3调控PZT基压电陶瓷的性能 |
| 3.3.1 烧结温度的选取 |
| 3.3.2 MnCO_3对PBSZT-LBCu陶瓷相结构的影响 |
| 3.3.3 MnCO_3对PBSZT-LBCu陶瓷微观形貌的影响 |
| 3.3.4 MnCO_3对PBSZT-LBCu压电陶瓷电学性能的影响 |
| 3.3.5 PBSZT-LBCu-0.25wt.%MnCO_3压电陶瓷的温度稳定性 |
| 3.3.6 MnO_2掺杂与MnCO_3掺杂的性能对比 |
| 3.4 尺寸对压电陶瓷性能的影响 |
| 3.4.1 尺寸对压电陶瓷相结构的影响 |
| 3.4.2 尺寸对压电陶瓷微观形貌的影响 |
| 3.4.3 尺寸对电学性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 硬性Pb(Zr,Ti)O_3基陶瓷压电性能的调控 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 0.05PMn N-0.95PZT-xwt%CeO_2-ywt%MnCO_3的相结构 |
| 4.3 0.05PMn N-0.95PZT-xwt%CeO_2-ywt%MnCO_3的微观形貌 |
| 4.4 0.05PMn N-0.95PZT-xwt%CeO_2-ywt%MnCO_3的电学性能 |
| 4.5 0.05PMn N-0.95PZT-xwt%CeO_2-ywt%MnCO_3陶瓷样品的温度稳定性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 压电陶瓷的大功率测试系统 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 测试原理的研究 |
| 5.2.1 压电陶瓷等效电路模型的优化 |
| 5.2.2 脉冲驱动法 |
| 5.3 测试系统的工作流程 |
| 5.4 仪器搭建中的关键问题和解决方案 |
| 5.4.1 测试系统的工作流程的改进 |
| 5.4.2 获取稳定的放大驱动信号 |
| 5.4.3 信号发生器和数字示波器的同时触发 |
| 5.5 测试系统的软件开发 |
| 5.5.1 Lab VIEW简介 |
| 5.5.2 软件主界面的设计 |
| 5.5.3 测试系统操作界面 |
| 5.5.4 测试系统程序框图 |
| 5.5.5 信号发生器模块的设计及其功能 |
| 5.5.6 数字示波器模块的设计及其功能 |
| 5.5.7 数据存储 |
| 5.6 测试系统的验证 |
| 5.7 压电陶瓷的大功率特性测试 |
| 5.7.1 测试样品的制备 |
| 5.7.2 大功率测试前的预实验 |
| 5.7.3 PZT基陶瓷样品谐振状态下的机械品质因数变化 |
| 5.7.4 PZT基陶瓷样品p模式下的机械品质因数变化 |
| 5.7.5 p模式,中性、硬性PZT基压电陶瓷谐振状态下的机械品质因数的对比 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文的主要研究工作 |
| 6.2 本文的创新之处 |
| 6.3 后续工作及展望 |
| 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 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 功能陶瓷 |
| 1.2 LiTaO_3及LiTaO_3基陶瓷的研究概况 |
| 1.2.1 LiTaO_3的晶体结构 |
| 1.2.2 LiTaO_3基陶瓷材料及其研究现状 |
| 1.3 LiTaO_3基陶瓷掺杂剂 |
| 1.3.1 Bi_2O_3 |
| 1.3.2 CoO |
| 1.3.3 MnO_2 |
| 1.4 陶瓷的介电性能及影响因素 |
| 1.4.1 陶瓷的介电性能 |
| 1.4.2 介电性能影响因素 |
| 1.5 .本文研究目的、意义及研究主要内容 |
| 1.5.1 研究目的和意义 |
| 1.5.2 研究主要内容 |
| 第二章 实验材料与研究方法 |
| 2.1 实验材料与设备 |
| 2.1.1 主要原料 |
| 2.1.2 主要实验仪器设备 |
| 2.2 实验工艺流程 |
| 2.3 基本性能测试 |
| 2.3.1 相对密度的测量 |
| 2.3.2 物相分析 |
| 2.3.3 显微形貌观察 |
| 2.3.4 X射线光电子能谱分析 |
| 2.3.5 介电性能的表征 |
| 2.3.6 交流阻抗性能测定 |
| 第三章 Bi_2O_3 掺杂对LiTaO_3 基陶瓷结构、性能的影响 |
| 3.1 Bi_2O_3 掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的结构及性能的影响 |
| 3.1.1 Bi_2O_3 掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的相对密度的影响 |
| 3.1.2 Bi_2O_3 掺杂量对LiTaO_3基陶瓷相组成的影响 |
| 3.1.3 Bi_2O_3 掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的组织的显微结构的影响 |
| 3.1.4 Bi_2O_3 掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的元素定性的影响 |
| 3.1.5 Bi_2O_3 掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的介电性能的影响 |
| 3.1.6 Bi_2O_3 掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的驰豫性的影响 |
| 3.2 烧结温度对2.5BLT陶瓷的结构、及性能的影响 |
| 3.2.1 烧结温度对2.5BLT陶瓷的相对密度的影响 |
| 3.2.2 烧结温度对2.5BLT陶瓷的相组成的影响 |
| 3.2.3 烧结温度对2.5BLT陶瓷的组织的显微结构的影响 |
| 3.2.4 烧结温度对2.5BLT陶瓷的元素定性的影响 |
| 3.2.5 烧结温度对2.5BLT陶瓷的介电性能的影响 |
| 3.2.6 烧结温度对2.5BLT陶瓷驰豫特性的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 CoO掺杂对LiTaO_3 基陶瓷结构、性能的影响 |
| 4.1 CoO掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的结构及性能的影响 |
| 4.1.1 CoO掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的相对密度的影响 |
| 4.1.2 CoO掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的相组成的影响 |
| 4.1.3 CoO掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的显微组织的影响 |
| 4.1.4 CoO掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的元素定性的影响 |
| 4.1.5 CoO掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的介电性能的影响 |
| 4.1.6 CoO掺杂量对LiTaO_3基陶瓷驰豫特性的影响 |
| 4.1.7 CoO掺杂量对LiTaO_3基陶瓷的阻抗特性的影响 |
| 4.2 烧结温度对5CLT陶瓷的结构、及性能的影响 |
| 4.2.1 烧结温度对5CLT陶瓷的相对密度的影响 |
| 4.2.2 烧结温度对5CLT陶瓷的相组成的影响 |
| 4.2.3 烧结温度对5CLT陶瓷的显微组织的影响 |
| 4.2.4 烧结温度对5CLT陶瓷的介电性能的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 MnO_2 掺杂对LiTaO_3 基陶瓷结构、性能的影响 |
| 5.1 MnO_2 掺杂量对MLT陶瓷的结构及性能的影响 |
| 5.1.1 MnO_2 掺杂量对MLT陶瓷的相对密度的影响 |
| 5.1.2 MnO_2 掺杂量对MLT陶瓷的相组成的影响 |
| 5.1.3 MnO_2 掺杂量对MLT陶瓷的元素定性的影响 |
| 5.1.4 MnO_2 掺杂量对MLT陶瓷的显微组织的影响 |
| 5.1.5 MnO_2 掺杂量对MLT陶瓷的介电性能的影响 |
| 5.2 烧结温度对5MLT陶瓷的结构及性能的影响 |
| 5.2.1 烧结温度对5MLT陶瓷的相对密度的影响 |
| 5.2.2 烧结温度对5MLT陶瓷的相结构的影响 |
| 5.2.3 烧结温度对5MLT陶瓷的微观组织的影响 |
| 5.2.4 烧结温度对5MLT陶瓷的介电性能的影响 |
| 5.2.5 烧结温度对5MLT陶瓷的阻抗特性的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 热释电红外探测器的研究现状 |
| 1.3 热释电陶瓷材料的研究现状 |
| 1.4 热释电探测器建模仿真研究现状与趋势 |
| 1.5 本论文的研究内容和结构安排 |
| 第二章 热释电探测器概述 |
| 2.1 热释电红外探测器的工作原理 |
| 2.2 锆钛酸铅陶瓷掺杂改性概述 |
| 2.3 仿真方法概述 |
| 第三章 热释电陶瓷样品的制备与表征方法 |
| 3.1 实验内容 |
| 3.2 制备工艺及过程 |
| 3.3 表征方法 |
| 第四章 掺杂对PZT基陶瓷性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.3 不同锆钛比PMN-PMS-PZT陶瓷介电性能的研究 |
| 4.4 Al掺杂对PMN-PMS-PZT陶瓷介电性能的影响 |
| 4.5 增加Mn含量对Al掺杂PMN-PMS-PZT陶瓷介电性能的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 热释电探测器单元结构仿真分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 敏感元单元结构热学与力学性能仿真结果 |
| 5.3 不同支撑结构热学与力学仿真 |
| 5.4 优化的支撑柱结构 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.2 铌铟锌酸铅-钛酸铅压电陶瓷的研究现状 |
| 1.3 压电陶瓷受主掺杂的研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 PIN-PZN-PT压电陶瓷的制备工艺 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 PIN-PZN-PT压电陶瓷的制备流程 |
| 2.3 前驱体最佳制备条件的探究 |
| 2.4 PIN-PZN-PT陶瓷最佳制备条件的探究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 Mn掺杂PIN-PZN-PT压电陶瓷的机电性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Mn掺杂PIN-PZN-PT压电陶瓷的结构和形貌表征 |
| 3.2.1 Mn掺杂PIN-PZN-PT压电陶瓷的制备 |
| 3.2.2 Mn掺杂PIN-PZN-PT压电陶瓷的结构和形貌表征 |
| 3.3 Mn掺杂PIN-PZN-PT压电陶瓷的介电性能 |
| 3.4 Mn掺杂PIN-PZN-PT压电陶瓷的铁电性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Mn掺杂85PIN-15PT压电陶瓷的介电弛豫 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Mn掺杂PIN-PT压电陶瓷的制备流程 |
| 4.3 Mn掺杂PIN-PT压电陶瓷的结构与形貌表征 |
| 4.4 Mn掺杂PIN-PT压电陶瓷的铁电性能 |
| 4.5 Mn掺杂PIN-PT压电陶瓷的介电弛豫 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 储能材料的性能及发展现状 |
| 1.3 BaTiO_3基铁电陶瓷的介电弛豫性能 |
| 1.4 钛酸钡基陶瓷掺杂原理及器件应用 |
| 1.4.1 受主掺杂 |
| 1.4.2 施主掺杂 |
| 1.4.3 等价掺杂 |
| 1.5 课题研究内容及意义 |
| 1.5.1 课题的研究内容 |
| 1.5.2 课题研究意义及目的 |
| 第二章 实验方法及原理 |
| 2.1 实验原料及设备 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 陶瓷制备工艺 |
| 2.3 材料的表征 |
| 2.3.1 材料结构表征 |
| 2.3.2 压电性能表征 |
| 2.3.3 介电性能表征 |
| 2.3.4 储能特性表征 |
| 第三章 烧结气氛对BCTS陶瓷介电储能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验结果与讨论 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 MnO_2掺杂对BCTS陶瓷电性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验结果与讨论 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 BiScO_3掺杂对BCTS陶瓷介电储能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验结果与讨论 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 HfO_2掺杂对BCTS陶瓷介电储能的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验结果与讨论 |
| 6.3 小结 |
| 第七章 BCSTZ陶瓷的介电储存性能 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验结果与讨论 |
| 7.3 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文和专利的情况 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 压电效应产生机理及钙钛矿结构稳定性 |
| 1.3 国内外铅基压电陶瓷研究进展 |
| 1.3.1 PZT多元系压电陶瓷 |
| 1.3.2 铅基多元系压电陶瓷的掺杂改性 |
| 1.3.3 铅基多元系压电陶瓷的低温烧结 |
| 1.4 弛豫铁电陶瓷的特征 |
| 1.5 压电陶瓷的基本参数 |
| 1.6 本论文研究意义与主要研究内容 |
| 第二章 实验方案和研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验原料及仪器设备 |
| 2.3 样品的制备工艺 |
| 2.3.1 陶瓷样品制备流程 |
| 2.3.2 前驱体制备工艺 |
| 2.3.3 预烧工艺 |
| 2.3.4 成型工艺 |
| 2.3.5 烧结工艺 |
| 2.3.6 烧银工艺 |
| 2.4 压电陶瓷表征和性能测试 |
| 2.4.1 X射线衍射分析 |
| 2.4.2 场发射扫描电子显微镜 |
| 2.4.3 压电力显微镜 |
| 2.4.4 体密度分析 |
| 2.4.5 压电性能测试 |
| 2.4.6 介电性能测试 |
| 2.4.7 铁电性能测试 |
| 第三章 Fe_2O_3掺杂PNN-PHT三元压电陶瓷的制备和性能研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 微观结构与表征 |
| 3.2.1 SEM微观形貌 |
| 3.2.2 EDS成分分析 |
| 3.2.3 XRD图谱分析 |
| 3.3 电性能测试与分析 |
| 3.3.1 压电性能测试及分析 |
| 3.3.2 介电性能测试及分析 |
| 3.3.3 铁电性能测试及分析 |
| 3.4 高压电性能产生的原因 |
| 3.4.1 第一性原理模拟计算 |
| 3.4.2 PFM微观形貌 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 LiF助烧PNN-PHT三元压电陶瓷的制备和性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 微观结构与表征 |
| 4.2.1 SEM微观形貌 |
| 4.2.2 体积密度分析 |
| 4.2.3 XRD图谱分析 |
| 4.3 电性能测试与分析 |
| 4.3.1 压电性能测试及分析 |
| 4.3.2 介电性能测试及分析 |
| 4.3.3 铁电性能测试及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Fe_2O_3和Bi_2O_3共掺杂PHT-PNN三元压电陶瓷的制备和性能研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 微观结构与表征 |
| 5.2.1 SEM微观形貌 |
| 5.2.2 体积密度分析 |
| 5.2.3 XRD图谱分析 |
| 5.3 电性能测试与分析 |
| 5.3.1 压电性能测试及分析 |
| 5.3.2 介电性能测试及分析 |
| 5.3.3 铁电性能测试及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 多铁材料 |
| 1.2 磁电耦合 |
| 1.3 多铁材料的分类 |
| 1.3.1 单相多铁材料 |
| 1.3.2 复合多铁材料 |
| 1.4 间接磁交换作用 |
| 1.4.1 超交换作用 |
| 1.4.2 双交换作用 |
| 1.5 YMnO_3 研究进展 |
| 1.5.1 YMnO_3 的晶体结构 |
| 1.5.2 六方YMnO_3的电性研究 |
| 1.5.3 六方YMnO_3的磁性及掺杂效应的研究 |
| 1.6 本课题研究的意义和内容 |
| 第2章 样品制备及物性表征 |
| 2.1 样品制备 |
| 2.1.1 固相反应法 |
| 2.1.2 单晶生长光学浮区法 |
| 2.2 Rietveld结构精修与GSAS简介 |
| 2.3 物性表征 |
| 2.3.1 物相结构 |
| 2.3.2 显微组织结构 |
| 2.3.3 光谱表征 |
| 2.3.4 介电性表征 |
| 2.3.5 磁性表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Cr掺杂YMnO_3的制备与物性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 YMn_(1-x)Cr_xO_3 样品的制备与测试条件 |
| 3.3 Cr掺杂对YMnO_3晶格结构的影响 |
| 3.4 Cr掺杂对YMnO_3介电性能的影响 |
| 3.5 Cr掺杂对YMnO_3磁性能的影响 |
| 3.6 气氛退火对YMn_(0.9)Cr_(0.1)O_3 磁性能的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高压光学浮区法生长Cr掺杂YMnO_3晶体 |
| 4.1 晶体生长概述 |
| 4.2 光学浮区法晶体生长的原理 |
| 4.3 YMn_(0.9)Cr_(0.1)O_3 粉料的制备 |
| 4.4 YMn_(0.9)Cr_(0.1)O_3 料棒的制备 |
| 4.5 YMn_(0.9)Cr_(0.1)O_3 晶体生长过程 |
| 4.6 YMn_(0.9)Cr_(0.1)O_3 晶体表征及缺陷分析 |
| 4.6.1 小角晶界 |
| 4.6.2 气泡包裹体 |
| 4.7 六角YMn_(0.9)Cr_(0.1)O_3 晶体的磁化特性及结果分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 B位Co掺杂YMnO_3的磁性、磁热效应及介电性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品的制备和实验过程 |
| 5.3 物相与结构分析 |
| 5.3.1 多晶YMn_(1-x)Co_xO_3(x≤0.10)的XRD分析 |
| 5.3.2 多晶YMn_(1-x)Co_xO_3(x≤0.10)的拉曼光谱分析 |
| 5.4 多晶YMn_(1-x)Co_xO_3(x≤0.10)的磁学性能分析 |
| 5.5 多晶YMn_(1-x)Co_xO_3(x≤0.10)介电性能的分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 A位四价离子Zr~(4+)掺杂对YMnO_3磁学性能的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品的制备与实验方法 |
| 6.3 结果与分析 |
| 6.3.1 物相与微结构分析 |
| 6.3.2 XPS分析 |
| 6.4 磁学性能分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
