[论文解读] Pyroelectric charge release in rhombohedral PZT

Beatriz Noheda, Ning Duan+2 more|ArXiv.org|Apr 6, 1999

Ferroelectric and Piezoelectric Materials被引用 3

一句话总结

本研究提出一种计算机控制的实验装置，可在宽温度范围内精确测量菱面体钙钛矿型铅锆钛酸铅（PZT）陶瓷的热释电电荷释放，重点研究锆含量较高的铁电区域。主要发现是详细表征了在等结构FRL-FRH相变过程中极化随温度的变化行为，揭示了与材料结构变化相关的显著热释电响应。

ABSTRACT

A new experimental set-up controlled by computer has been made to measure the pyroelectric charge of ferroelectric materials with a relatively high conductivity at slow rates of temperature variation. It allowed us to obtain the polarisation vs. temperature behaviour of PZT with various compositions in the whole range of temperatures with a high accuracy. The ferroelectric Zr-rich region of the PZT phase diagram, where the isostructural phase transition FRL-FRH takes place, has been studied.

研究动机与目标

• 开发一种用于测量中等电导率铁电材料热释电电荷的高精度实验装置。
• 研究PZT在整个温度范围内在锆含量较高的铁电区域的极化-温度行为。
• 利用精确的热释电测量研究菱面体PZT中的等结构FRL-FRH相变。
• 增进对弛豫铁电材料在结构相变过程中热释电响应动力学的理解。

提出的方法

• 设计了一套计算机控制的实验装置，以实现缓慢且稳定的温度变化，从而实现高精度的热释电电荷测量。
• 该装置可在不同组成的PZT陶瓷中连续监测温度扫描过程中的热释电电荷释放。
• 测量覆盖了完整的温度范围，重点聚焦于PZT相图中锆含量较高的区域。
• 通过积分电荷释放数据推导出极化值，从而精确确定P(T)行为。
• 该方法即使在材料具有相对较高的电导率的情况下，也能实现高精度的数据采集。

实验结果

研究问题

• RQ1 在菱面体PZT的锆含量较高的铁电区域内，热释电电荷释放如何随温度变化？
• RQ2 在PZT中等结构FRL-FRH相变过程中，极化响应的性质是什么？
• RQ3 该实验装置如何实现对导电铁电材料中高精度热释电测量？
• RQ4 与相变区域中观察到的热释电异常相关的结构和介电变化是什么？

主要发现

• 计算机控制装置实现了在宽温度范围内对导电PZT陶瓷热释电电荷释放的高精度测量。
• 获得了锆含量较高区域中多种PZT组成在极化-温度关系上的详细曲线。
• 在等结构FRL-FRH相变过程中观察到显著的热释电响应，表明材料发生结构重排。
• 研究揭示了与相变相关的热释电行为明显异常，表明晶格与极化动力学之间存在强耦合。