上海硅酸盐所在铁电陶瓷外场诱导相变特性与机理研究中取得新进展

锆钛酸铅(PZT)是一种极其重要的功能陶瓷材料，组成处于铁电-反铁电相界附近的PZT95/5型铁电陶瓷材料具有丰富的相结构和外场诱导相变特性，是研究铁电体的相结构、铁电相变理论以及发展能量转换等多种应用的优选材料之一。

中国科学院上海硅酸盐研究所董显林研究员课题组在PZT95/5型铁电陶瓷的电畴翻转和铁电相变研究等方面取得了新进展。他们对PZT95/5型铁电陶瓷在不同电场、温度和频率下的电滞回线(P-E)进行了系统测试和分析，发现极化过程与在不同电场作用下空间电荷的聚集、畴的成核和畴壁运动等密切相关；通过理论拟合，发现其电滞回线面积、剩余极化强度和矫顽场与频率、电场和温度均很好地满足幂函数关系。此外，在La、Sn掺杂的PZT95/5型铁电陶瓷中发现了一种电场诱导产生的亚稳铁电相(FEIN)，该FEIN相随温度升高失稳，发生FEIN-AFE相变。相变伴随有较大的极化变化，可获得较高的热释电响应，峰值热释电系数可高达160×10-8Ccm-2K-1，是目前国际商用钛酸锶钡BST热释电陶瓷的4-5倍，正如审稿人所评价：“The work in this paper is well worth reporting as the induced pyroelectric coefficients under bias are very large.” (这项工作非常值得报道因为这种材料在偏场诱导下产生的热释电系数非常大)。由于这种FEIN-AFE相变型铁电陶瓷具有很高的热释电系数，有望发展成为一种新型的热释电材料，可应用于红外探测器领域。相关的一系列研究结果发表在近期的Appl. Phys. Lett. 94, 252902 (2009)、J. Appl. Phys. 105, 096104 (2009)、J. Appl. Phys. 106, 034105 (2009)和Solid State Commun. 149 663 (2009)上。

上述研究得到了国家自然科学基金和院“百人计划”的资助。