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.

[1]	王晓波, 朱于良, 薛稳超, 史汝川, 骆柏锋, 罗骋韬. PT含量变化对PMN-PT单晶的大功率性能影响[J]. 无机材料学报, 2025, 40(7): 840-846.
[2]	陈相杰, 李玲, 雷添福, 王佳佳, 汪尧进. 相界工程和畴工程调控(1-x)(0.8PZT-0.2PZN)-xBZT陶瓷的压电性能[J]. 无机材料学报, 2025, 40(6): 729-734.
[3]	董晨雨, 郑维杰, 马一帆, 郑春艳, 温峥. 压电力显微镜表征Pb(Mg,Nb)O₃-PbTiO₃超薄膜弛豫特性[J]. 无机材料学报, 2025, 40(6): 675-682.
[4]	张家维, 陈宁, 程原, 王博, 朱建国, 金城. Bi₄Ti₃O₁₂铋层状压电陶瓷的A/B位掺杂及其电学性能[J]. 无机材料学报, 2025, 40(6): 690-696.
[5]	吴琼, 沈炳林, 张茂华, 姚方周, 邢志鹏, 王轲. 铅基织构压电陶瓷研究进展[J]. 无机材料学报, 2025, 40(6): 563-574.
[6]	吴杰, 杨帅, 王明文, 李景雷, 李纯纯, 李飞. 铅基织构压电陶瓷的发展历程、现状与挑战[J]. 无机材料学报, 2025, 40(6): 575-586.
[7]	周阳阳, 张艳艳, 于子怡, 傅正钱, 许钫钫, 梁瑞虹, 周志勇. 通过Bi³⁺自掺杂增强CaBi₄Ti₄O₁₅基陶瓷压电性能[J]. 无机材料学报, 2025, 40(6): 719-728.
[8]	姜昆, 李乐天, 郑木鹏, 胡永明, 潘勤学, 吴超峰, 王轲. PZT陶瓷的低温烧结研究进展[J]. 无机材料学报, 2025, 40(6): 627-638.
[9]	谌广昌, 段小明, 朱金荣, 龚情, 蔡德龙, 李宇航, 杨东雷, 陈彪, 李新民, 邓旭东, 余瑾, 刘博雅, 何培刚, 贾德昌, 周玉. 直升机特定结构先进陶瓷材料研究进展与应用展望[J]. 无机材料学报, 2025, 40(3): 225-244.
[10]	高天宇, 刘东, 赵思雪, 邓伟, 张波萍, 朱立峰. 温度稳定性优异的K_0.5Na_0.5NbO₃基压电陶瓷及其1-3型换能器[J]. 无机材料学报, 2025, 40(3): 297-304.
[11]	陶桂龙, 支国伟, 罗添友, 欧阳佩东, 衣新燕, 李国强. 空腔型薄膜体声波滤波器的关键技术进展[J]. 无机材料学报, 2025, 40(2): 128-144.
[12]	魏相霞, 张晓飞, 徐凯龙, 陈张伟. 增材制造柔性压电材料的现状与展望[J]. 无机材料学报, 2024, 39(9): 965-978.
[13]	黄建锋, 梁瑞虹, 周志勇. W/Cr共掺杂对CaBi₂Nb₂O₉陶瓷晶体结构及电学性能的影响[J]. 无机材料学报, 2024, 39(8): 887-894.
[14]	江强, 施立志, 陈政燃, 周志勇, 梁瑞虹. 高于居里温度极化的硬性PZT压电陶瓷的制备及叠层驱动器性能研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(10): 1091-1099.
[15]	彭萍, 谭礼涛. CuO掺杂(Ba,Ca)(Ti,Sn)O₃陶瓷的结构与压电性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(10): 1100-1106.