摘要
拥有准同型相界(MPB)的铁电陶瓷表现出突出的压电、介电、铁电等性能，应用在精密仪器、电子信息、医疗器械以及在能量探测等领域，特别是表现出众的铅基材料,几乎占据着传感器、换能器、制动器等电子材料的市场。钛酸钡基(BT-)铁电陶瓷作为有毒铅基陶瓷的替代材料之一，人们对其MPB诱导高性能的认识尚不全面，并且BT-基中MPB相对温度变化是灵敏的，导致材料的热稳定性差。本论文基于BT-基铁电材料，主要研究MPB对外界驱动力的响应机制，提高BT-基材料的热稳定性；并利用其应力应变小、极化响应大的特点来研究自旋屏蔽效应的磁电耦合，获得的创新性结果如下： 1、获得了BT-基陶瓷中MPB对外界驱动力的响应机制。通过原位X-射线衍射研究(1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3(BZT-xBCT)的MPB在外加电场下的响应行为，并利用扫描电子显微镜观察施加电场前后的铁电畴。结果显示MPB在外加电场下的畴翻转系数近似等于R相和T相畴翻转系数的总和，并且MPB附近存在的相变可能是压电系数能进一步提高的关键因素。 2、利用成分梯度提高BZT-0.5BCT系列陶瓷的热稳定性。将预烧后的BCT与BZT凝胶混合烧结在陶瓷中获得成分上的梯度分布，利用成分梯度的宽度调控样品的热稳定性。结果显示在400℃预烧BCT制备的样品热稳定性最优，从-73℃到23℃，与标准的BZT-0.5BCT比热稳定性提高了33%。成分梯度不仅提高了样品的热稳定性，还保持了优异的铁电性能。 3、利用弥散MPB提高BZT-0.5BCT系列陶瓷的热稳定性。通过将摩尔比为1∶1的R相和T相粉末混合烧结得到弥散的MPB，利用弥散的MPB其热稳定性与标准BZT-0.5BCT陶瓷相比提高了46%。此外，将MPB粉末加入到R相和T相增加MPB的弥散度，样品热稳定性相较标准的BZT-0.5BCT陶瓷提高了63%。 4、利用铁磁/铁电异质结观察到了自旋屏蔽效应为主的磁电耦合。将Co92Zr8薄膜溅射在应力应变小，极化响应大的0.7BiFeO3-0.3BaTiO3铁电基底上，以排除应力效应的磁电耦合。通过外加电场下测量动态磁性，观察到自旋屏蔽效应的磁电耦合，并证明了该效应来自于铁电基底的极化。
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