新型高居里温度弛豫铁电单晶的探索与性能研究

以铌镁酸铅-钛酸铅（PMNT）单晶为代表的复合钙钛矿型弛豫铁电单晶材料的出现开启了铁电材料研究及应用的新纪元，成为目前备受关注的一类重要功能材料。但在实际应用中PMNT存在着居里温度低、性能不稳定的缺点，所以探索具有高居里温度高压电性能的新型弛豫铁电单晶以替代PMNT单晶成为发展新一代高性能压电器件亟待解决的关键问题。本项目以探索新型高居里温度弛豫铁电单晶及其可控制备技术为目标，通过总结分析已报道的弛豫铁电材料的成分、结构与居里温度和压电性能之间的内在规律性，来指导新型弛豫铁电材料的探索，在此基础上研究采用顶部籽晶法生长弛豫铁电单晶的关键工艺及组分不均匀性的控制手段；研究其电学性能及在准同型相界附近的相及畴结构特征；通过组分调控来指导材料的性能优化；最终能够采用顶部籽晶体生长技术制备出具有高居里温度的大尺寸高质量弛豫铁电单晶。本项目拟发表论文8-10篇，申请材料发明专利1-2件。

以铌镁酸铅-钛酸铅（PMNT）单晶为代表的复合钙钛矿型弛豫铁电单晶材料的出现开启了铁电材料研究及应用的新纪元，成为目前备受关注的一类重要功能材料。但在实际应用中PMNT存在着居里温度低、性能不稳定的缺点，所以探索具有高居里温度高压电性能的新型弛豫铁电单晶以替代PMNT单晶成为发展新一代高性能压电器件亟待解决的关键问题。本项目以探索新型高居里温度弛豫铁电单晶及其可控制备技术为目标，探索了几种新型铁电单晶，如Pb(Fe1/2Nb1/2)O3-Pb(Yb1/2Nb1/2)O3-PbTiO3（PFYbNT）、Pb(Mg1/3Nb2/3)3-PbSnO3-PbTiO3（PMSnNT）、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Yb1/2Nb1/2)O3- PbTiO3（PMYbNT）、Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3（PSNT）、Pb(Lu1/2Nb1/2)O3-PbTiO3（PLNT）、Pb(Mg1/3Nb2/3)3-Pb(Ho1/2Nb1/2)O3-PbTiO3（PMHNT）铁电单晶等，它们大部分具有较高的居里温度和较好的电学性能。同时研究采用顶部籽晶法生长弛豫铁电单晶的关键工艺及组分不均匀性的控制手段；研究其电学性能及在准同型相界附近的相及畴结构特征；通过组分调控来指导材料的性能优化；最终能够采用顶部籽晶体生长技术制备出具有高居里温度的大尺寸高质量弛豫铁电单晶。本项目发表论文20篇，申请材料发明专利15件，授权材料发明专利1件。