首页期刊信息编委及顾问期刊发行联系方式使用帮助常见问题ENGLISH
位置:首页 >> 正文

电疲劳对掺镧锆钛酸铅陶瓷电致畴变行为的影响

作者:杨凤娟12.程璇 张颖2 3 
单位:1. 华侨大学厦门工学院 福建 厦门 361021  2. 厦门大学材料学院 福建 厦门 361005   3. 福建省特种先进材料重点实验室 福建 厦门 361005 
关键词:掺镧锆钛酸铅 原位X射线衍射 电疲劳 畴变 电场加载 撤掉电场 
分类号:TB321
出版年,卷(期):页码:2015,43(3):292-299
DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2015.03.07
摘要:

 在不同电疲劳周次下,对未极化掺镧锆钛酸铅铁电陶瓷在不同直流电场加载下得到的原位X射线衍射(XRD)谱和撤掉不同直流电场后得到的非原位XRD谱的(002)(200)晶面衍射峰强与电场强度(EA)的关系进行研究。通过计算90°畴变体积分数发现,在电疲劳过程中,电场撤掉前后的90°畴变体积分数均随EA呈蝶形曲线变化。在低电场作用下铁电畴更趋向于沿平行试样表面方向,而在EA=2 000 V/mm作用下,当电疲劳至106时,材料中有5%的铁电畴被钉扎,有6%的铁电畴在电场撤掉瞬间转回平行试样表面方向。电场撤掉后的90°畴变体积分数能直接反映铁电材料剩余极化程度。

bystolic copay card click bystolic coupon voucher

?The variations of intensity values for (002) and (200) diffraction peaks from X-ray diffraction measurements with and without applied electric fields (EA) for unpoled lanthanum-doped lead zirconate titanate (PLZT) ceramics were investigated during the different cycle numbers of electric fatigue. The results show that the relations between 90° domain switching content (in volume) and the magnitude of EA in the presence and absence of EA during the electric fatigue are typical butterfly-curve modes. Also, the domains parallel to the sample surface are more stable at lower EA. When EA=2 000 V/mm and the cycle number of electric fatigue is 106, the pining of 5% domain walls occurs. However, 6% domains instantly return to the direction parallel to the sample surface without EA. The 90° domain switching content without EA can be used to show the degree of remanent polarization.

基金项目:
国家自然科学基金(11372263)资助项目。
作者简介:
参考文献:

 [1] TAYLOR G W. Electrical properties of niobium-doped ferroelectric Pb(Zr,Sn,Ti)O3 ceramics[J]. J Appl Phys, 1967, 38: 4697–4706.

[2] JIANG Q Y, SUBBARAO E C, CROSS L E. Effect of composition and temperature on electric fatigue of La-doped lead zirconate titanate ceramics[J]. J Appl Phys, 1994, 75: 7433–7443.

[3] CHEN J, HARMER M P, SMYTH D M. Compositional control of ferroelectric fatigue in perovskite ferroelectric ceramics and thin films[J]. J Appl Phys, 1994, 76: 5394–5398.

[4] BRAZIER M, MANSOUR S, MCELFRESH M. Ferroelectric fatigue of Pb(Zr,Ti)O3 thin films measured in atmospheres of varying oxygen concentration[J]. Appl Phys Lett, 1999, 74: 4032–4033. 

[5] FRASER D B, MALDONADO J R. Improved aging and switching of lead zirconate-lead titanate ceramics with indium electrodes[J]. J Appl Phys, 1970, 41: 2172–2176.

[6] 白辰阳桂治轮李龙土铁电陶瓷的电疲劳机理研究[J]. 功能材料, 1999, 30: 515–517.
BAI Chenyang, GUI Zhilun, LI Longtu. J Funct Mater(in Chinese), 1999, 30: 515–517.

[7] GRUVERMANT A, AUCIELLOT O, RAMESH R, et al. Scanning force microscopy of domain structure in ferroelectric thin films: imaging and control [J]. Nanotechnology, 1997, 8: 38–43.

[8] COLLA E L, STOLICHNOV I, BRADELY P E, et al. Direct observation of inversely polarized frozen nanodomains in fatigued ferroelectric memory capacitors[J]. Appl Phys Lett, 2003, 82: 1604–1606.

[9] LIU J S, ZHANG S R, DAI L S, et al. Domain evolution in ferroelectric thin films during fatigue process[J]. J Appl Phys, 2005, 97(10): 1041021–1041024.

[10] ZHANG Y, CHENG X, ZHANG S. In-situ Raman spectroscopic study of domain switching of PLZT ceramics [J]. Appl Phys A-Mater, 2007, 89: 685–693.

[11] Loudon R. The Raman effect in crystals[J]. Adv Phys, 1964, 13: 423–482.

[12] LIU M, HSIA K J, SARDELA M R. In situ X-Ray diffraction study of electric-field-induced domain switching and phase transition in PZT-5H[J]. J Am Ceram Soc, 2005, 88: 210–215.

[13] LIU M, HSIA K J. Locking of electric-field-induced non-180° domain switching and phase transition in ferroelectric materials upon cyclic electric fatigue[J]. Appl Phys Lett, 2003, 83(19): 3978–3980.

[14] 张颖, 陈志武, 程璇, . 原位XRD法研究电疲劳过程中铁电陶瓷PLZT的畴变[J]. 金属学报, 2004, 40: 1299–1304.
ZHANG Ying, CHEN Zhiwu, CHENG Xuan, et al. Acta Met Sin(in Chinese), 2004, 40: 1299–1304.

[15] 刘莹, 程璇, 张飒, . 原位XRD测试PLZT 铁电陶瓷的电致畴变[J]. 功能材料, 2014, 45(1): 01078–01081.
LIU Ying, CHENG Xuan, ZHANG Sa, et al. J Funct Mater(in Chinese), 2014, 45(1): 01078–01081.

[16] 王永晔张颖程璇基于LabVIEW的电滞回线测试系统的开发[J]. 仪器仪表学报, 2006, 27(5): 501–504.
WANG Yongye, ZHANG Ying, CHENG Xuan, et al. Chin J Sci Instrum(in Chinese), 2006, 27(5):501-504.

[17] 陈志武电疲劳过程中PLZT铁电陶瓷畴变的原位观测及电疲劳机理研究[D]. 厦门厦门大学, 2003.
CHEN Zhiwu. In-situ investigation of domain switching in PLZT ferroelectric ceramics during an electric fatigue process and the study of electric fatigue mechanism in ceramics(in Chinese, dissertation). Xiamen: Xiamen University, 2003.

[18] 张孝文叶楚才李成萃锆钛比为50/50PZT陶瓷极化前后的X射线研究[J]. 物理学报, 1979, 28(4): 524533.
ZHANG Xiaowen, YE Chucai, LI Chengcui. Acta Phys Sin(in Chinese), 1979, 28(4): 524533.

[19] JAMES R W. The Optical Principles of the Diffraction of X-Rays[M]. London: George Bell & Sons, 1959: 33.

[20] 杨卫力电失效学[M]. 北京清华大学出版社, 2001: 20–34.

sumatriptan side effects sumatriptan side effects sumatriptan side effects
服务与反馈:
文章下载】【加入收藏
中国硅酸盐学会《硅酸盐学报》编辑室
京ICP备10016537号-2
京公网安备 11010802024188号
地址:北京市海淀区三里河路11号    邮政编码:100831
电话:010-57811253  57811254    
E-mail:jccs@ceramsoc.com