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NBT基弛豫铁电单晶结构调控和性能优化研究 NBT基弛豫铁电单晶结构调控和性能优化研究 摘要: 近年来,基于铁电材料的弛豫效应的调控对于实现高性能器件具有重要意义。其中,具有负势能的NBT(NaNbO3-BaTiO3)铁电材料成为研究的热点。本论文通过综合分析先前研究工作,系统的总结了NBT基弛豫铁电单晶结构调控和性能优化的研究进展。首先,介绍了NBT基弛豫铁电单晶的制备方法和特性分析方法。然后重点讨论了NBT基弛豫铁电单晶在结构调控方面的研究进展,包括添加畸变剂、引入缺位和控制化学组成。接着,综述了如何通过这些结构调控方法实现NBT基弛豫铁电单晶的性能优化,包括调控铁电性能、机械性能和光学性能。最后,展望了NBT基弛豫铁电单晶研究的未来发展方向。 关键词:NBT基弛豫铁电单晶;结构调控;性能优化;铁电性能;机械性能;光学性能 第一章引言 铁电材料因其具有可逆电性、非线性光学和压电性能等特殊性质,已成为研发光电器件的热门材料之一。而弛豫效应是铁电材料中的一个重要现象,通过调控弛豫效应,可以实现铁电材料的性能优化。NBT铁电材料由NaNbO3和BaTiO3两种成分组成,具有负势能,因此引起了广泛的研究兴趣。本论文将综述NBT基弛豫铁电单晶结构调控和性能优化的最新研究进展。 第二章NBT基弛豫铁电单晶的制备方法与特性分析方法 NBT基弛豫铁电单晶的制备方法可分为两种,一种是传统的固相法,另一种是先进的溶剂热法。对比这两种方法的优缺点,并介绍了常用的特性分析方法,如X射线衍射、扫描电子显微镜和拉曼光谱等。 第三章NBT基弛豫铁电单晶的结构调控 为了实现NBT基弛豫铁电单晶的性能优化,研究人员通过添加畸变剂、引入缺位和控制化学组成等方法进行了结构调控。其中,添加畸变剂可以有效调控晶格结构,影响铁电弛豫效应。引入缺位则可以调控晶体中的非晶特性,影响电子结构。控制化学组成则能够调控晶体的电阻性能和热电性能。 第四章NBT基弛豫铁电单晶的性能优化 通过结构调控方法,可以实现NBT基弛豫铁电单晶的性能优化。其中,调控铁电性能可以实现高储能密度和低铁电损耗。调控机械性能则可以提高材料的力学强度和韧性。调控光学性能则可以实现高透光率和优异的光电转换效率。 第五章未来发展方向展望 随着对NBT基弛豫铁电单晶的研究逐渐深入,还有一些问题有待解决。首先,如何更精确地控制晶体结构,以实现更好的性能优化。其次,如何利用新的结构调控方法和材料设计策略,实现更高的性能优化水平。第三,如何深入研究弛豫效应对NBT基弛豫铁电单晶的影响机制,为进一步的研究提供理论指导。 结论 本论文总结了NBT基弛豫铁电单晶结构调控和性能优化的研究进展。通过综合分析先前的研究工作,阐述了NBT基弛豫铁电单晶的制备方法和特性分析方法。重点讨论了NBT基弛豫铁电单晶在结构调控方面的研究进展,以及通过结构调控实现性能优化的方法。最后,展望了NBT基弛豫铁电单晶研究的未来发展方向。 参考文献: [1]LiJ,WangYU,MiaoWH,etal.Thecompetitionofferroelectric,antiferroelectric,andrelaxoroicpropertiesinNaNbO3-BaTiO3lead-freeceramics.JApplPhys,2012,111(4):042809. [2]FuZ,ZengS,MaoC,etal.Preparingferroelectricmaterialswithhighpiezoelectricpropertiesbycombiningsolvothermalsynthesisandmoltensaltmethod.JMaterChemC,2019,7(44):13760-13768. [3]CaoY,WangY,ZhouW,etal.Structure-relatedelectricalcharacteristicsofNaNbO3–BaTiO3–CaTiO3relaxorferroelectrics.JEurCeramSoc,2013,33(1):205-212. [4]ArltG,GlinnemannJ,JoW,etal.PolarnanoregionsandrelaxorbehaviourinNaNbO3-basedlead-freepiezoceramics.PhysRevB,2009,80(5):052102.