硅掺杂PMS-PZT材料的晶界行为对畴结构和压电性能的影响

无机材料学报

硅掺杂PMS-PZT材料的晶界行为对畴结构和压电性能的影响

朱志刚; 李宝山; 李国荣; 郑嘹赢; 殷庆瑞

中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050

收稿日期:2004-04-20 修回日期:2004-05-21 出版日期:2005-05-20 网络出版日期:2005-05-20

Domain Morphology and Piezoelectric Properties of Si-doped PMS-PZT Piezoelectric Ceramics Affected by Grain Boundary Action

ZHU Zhi-Gang; LI Bao-Shan; LI Guo-Rong; ZHENG Liao-Ying; YIN Qing-Rui

State Key Lab of High Performance Ceramics and Superfine microstructure; Shanghai Institute of Ceramics; Chinese Academy of Sciences; Shanghai 200050; China

Received:2004-04-20 Revised:2004-05-21 Published:2005-05-20 Online:2005-05-20

摘要/Abstract

摘要： 运用XRD、TEM、EDS等实验手段,研究了Si离子掺杂对PMS-PZT材料的相结构、微观结构以及电畴形貌的影响.XRD测试结果表明,所有材料都显示钙钛矿结构,四方度(c/a)随着掺杂量的增加而增大.TEM研究结果表明,随着Si离子掺杂量的增加,电畴的形貌由鱼刺型过渡到微米级的带状畴,最后转变为波浪状的电畴.EDS表明在材料的晶界处含有纳米级的SiO₂和PbSiO₃,并且发现单斜晶系的孪晶ZrO2在晶界附近析出.本文对孪晶ZrO₂的析出及其析出量随着硅离子含量增加而增加的原因作了解释,最后对材料压电性能的降低进行了探讨.

关键词: 锑锰锆钛酸铅, TEM, 压电, 电畴

Abstract: The microstructure, phase properties and domain morphology of Si-doped PMS-PZT ceramics were
investigated by using X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). XRD results
indicate that all specimens show perovskite structure and tetragonal distortion (c/a) increases as the dopant content increases. TEM results
show that domain morphology evolves from the normal herringbone domain to micron-sized lenticular shape domain structure, and finally changes to
“wavy” pattern as SiO₂ content changes from 0--1wt%. The nano-scale secondary phases of SiO₂ and PbSiO₃ were observed on the
grain boundary, and the twinned ZrO₂ was found surrounded by PMS-PZT perovskite phase. The mechanism of the appearance of twinned ZrO₂
and its content increase with the increase of Si concentration were discussed.

Key words: PMS-PZT, TEM, piezoelectric, domain structure

中图分类号:

TQ174
TM282

朱志刚,李宝山,李国荣,郑嘹赢,殷庆瑞. 硅掺杂PMS-PZT材料的晶界行为对畴结构和压电性能的影响[J]. 无机材料学报.

ZHU Zhi-Gang,LI Bao-Shan,LI Guo-Rong,ZHENG Liao-Ying,YIN Qing-Rui. Domain Morphology and Piezoelectric Properties of Si-doped PMS-PZT Piezoelectric Ceramics Affected by Grain Boundary Action[J]. Journal of Inorganic Materials.

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