PMN-PT单晶的高频压电性能及机理研究

研究PMN-PT单晶在强电场、等静压、高频下的介电、压电、铁电和机电耦合性能；通过研究不同切型PMN-PT单晶在冲击波压缩下极化、压电和短路电流等物理参数与响应时间和冲击波应变的关系，确定其冲击波的线性和非线性压电常数，明确在冲击波作用下其物理参数的影响因素，从而丰富PMN-PT单晶性能数据；探索冲击波PMN-PT单晶压电效应的物理模型，对其压电机理有明确的认识；研究高频（?100MHz）条件下的压电响应，比较几种压电材料压电响应时间，提出PMN-PT单晶可能用于冲击波物理压电探测的技术方案及应用前景。

采用改进的Bridgman法成功的生长出了直径达55mm，长度达100mm的Pb(Mg1/3Nb2/3)-PbTiO3(PMN-PT)大尺寸晶棒，并通过掺杂改性，研制出一种新型铁电单晶Pb(In1/2Nb1/2)-Pb(Mg1/3Nb2/3)-PbTiO3(PIN-PMN-PT)，后者与前者相比结构相似，压电性能相当，但是居里温度Tc提高了50oC，大大提高了晶体在实际应用中的稳定性。探索了一套简单有效的晶体定向和切割、相结构确定以及极化的样品制备方法。详细分析了晶体的相结构及畴结构等微观结构与宏观性能之间的关系。重点对晶体的压电性能与外场（电场，温度，压力）的关系进行了全面的分析，尤其分析了压电性能与静态外力场（等静压、轴向压及剪切力）的关系。在此基础之上，采用轻气炮加载方式，研究了铁电单晶在一维动高压下的放电特性及压电响应，同时结合热力学理论方法，揭示了其放电机理及相变情况，结果表明在约2.1GPa以下时晶体放电来源于压电响应，计算得压电系数为e31为2.1C/m2，当压力更高时，其放电来源于三方-正交相变。据此提出了PIN-PMN-PT铁电晶体在动态压缩下可能的应用途径。.现已在Advanced Functional Materials, Applied Physics Letters, Journal of Applied Physics, Journal of the American ceramic Society等国际著名期刊发表标注本项目编号的学术论文32篇