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弛豫铁电单晶(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(简记为PMN-xPT)具有优异的介电、压电和机电耦合性能。但是,其电学性能具有很大的不均匀性和不稳定性,同时晶体成分也存在一定的不均匀性,因此有必要研究其电学性能和成分分布之间的依赖关系。另外,PMN-xPT晶体的畴态和相组成是依赖于外场而变化的,因此考察PMN-xPT晶体在外场下的行为显得尤为必要。本文对[111]cub和[100]cub切型PMN-32PT单晶的电学性能分布和成分分布进行了研究,分析了晶体电学性能和成分分布之间的关系。并用偏光显微镜研究了[100]cub切型PMN-32PT单晶的电畴组态在一定的温度场、电场下的行为。主要研究结果如下:
(1)在[111]cub切型PMN-32PT单晶中,压电常数d33随着O含量的增加而增加,Nb含量的减少而增加。Ti含量对介电常数ε33有正的贡献,对介电损耗tanδ有负的贡献。在[100]cub切型PMN-32PT单晶中,Ti元素对晶体的压电常数有正的贡献而Nb对其有负的贡献,Mg和Pb元素对介电常数有正的贡献。晶体的介电常数和介电损耗总是成相反的分布规律。
(2)[100]cub切型PMN-32PT单晶在加热升温过程中,畴的变化表现为两个阶段:第一阶段,畴先细化,后宽化。第二阶段进行铁电-顺电转变,整个铁电-顺电相变过程缓慢且持续温度范围大。在室温和降温过程中,电畴具有恒为45°的消光角。在降温过程中,各畴之间的位相差有显著的变化,表现出了两次突变。
(3)在直流电场的作用下[100]cub切型PMN-32PT单晶的新生畴壁及其运动方向与电极的方向有关,并且新畴的消光角、位相差大致相等,都为45°左右。在交流电场的驱动下畴壁做周期性振动。