分子基铁电材料合成、结构相变、介电和铁电性质的研究

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1、MOLECULE．BASEDFERROELECTRICMATERIALS：SYNTHESIS，STRUCTURALPHASETRANSITION，DIELECTRICANDFERROELECTIUCPROPERTIESADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofScienceByDa-WeiFuSupervisedbyProf．Ren—GenXiongProf．WenZhangDepartmentofChemistryandChem

2、icalEngineeringSoutheastUniversityJuly2012东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：7兰i?：蟹#P东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本

3、人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。．～妣型翩躲趔日期：o了⋯、20摘要毕业论文题目：分子基铁电材料的合成、结构相变、介电与铁电性质研究姓名：付大伟指导老师(姓名、职称)：熊仁根(教授)张闻(教授)学校名称：东南大学随着现代电子信息科学的飞速发展，铁电材料在通讯、信息存

4、储、红外传感以及压电传感等方面的重要用途越来越受到人们重视，推动了现在电子信息工业的飞速发展。因此，对铁电材料的性能也提出了更高的新的要求，完善现有铁电材料体系发展探索新的铁电材料体系是非常紧迫的也是材料学研究的热门和紧迫任务。许多固体物理性质诸如热电性、压电性、铁电性、非线性光学以及摩擦发光等都需要物质结晶在手性或非中。EL,对称的空间群中。对于铁电材料来说，不仅要结晶在十个极性点群，还必须有两个以上的自发极化方向，并且自发偶极在交变电场下随着电场反向可以翻转。绝大部分铁电材料都具有相变特征，首先在相变点附近会发生晶体结构变化，同

5、时会出现明显电学、热学、力学和光学性质的异样。为了寻找具有铁电相变的材料，通过有目的地设计合成大量手性介电体，继而逐个筛选出具有单晶结构相变的介电体，研究它们的变温结构、变温变频介电、比热、变温倍频以及差示扫描量热性质在相变过程中的变化，最终确定该介电体是否为潜在的铁电体。继而进行铁电性质的进一步测量和分析。铁电材料的类别很多，其中研究最多最久的就是铁电陶瓷，这类无机材料发展到今天已经研究的非常深入了。目前主要是对现有的有限种类的铁电陶瓷进行掺杂以及工艺的改进：其次，聚合物铁电体近些年发展的也很快，例如聚合物铁电薄膜，但是总的数量并

6、不多。分子基铁电体是近几年比较热门的研究方向，我们课题组是较早开展这方面研究工作的处于领先的研究组之一，取得了令人鼓舞的研究结果，合成了具有特殊结构的和具有最高Tc和最大Ps的分子基相变铁电体。这类有机．无机杂化铁电材料种类丰富，可以是有机分子盐、无机分子盐、络合物、共晶、有机小分子或者是它们的组合，并且这类材料易剪裁，可以制得超大尺寸铁电单晶。其实最早发现的铁电体也都是这一类化合物，例如KDP(磷酸二氢钾)、罗息盐(酒石酸钾钠)、TGS(三甘氨酸硫酸)。基于以上研究的意义、目的和方法，并在课题组已有的工作基础上深入拓展研究，以制备

7、铁电性良好的和满足不同工作条件需求的新铁电材料。选用了有机胺作为底物，分别与卤素阴离子、大环冠醚以及甲酸金属阴性骨架有目的地组装制备了三个系列的化合物。从中筛选出具有明显铁电结构相变的东南大学博士学位论文铁电体。并进一步通过阴阳离子调控得到了具有良好铁电特性的铁电相变材料。观察到了高温铁电体的完美电畴。电畴的结构、类型、大小及其运动规律决定了铁电体的物理性质和应用方向。铁电畴的实时观测是我们了解杂化铁电体许多性质的基础。在实验上用压电力显微镜(PFM)实时观测杂化铁电体的电畴。论文工作丰富了铁电材料的体系，开拓了新的铁电材料研究方向

8、，并获得了几个铁电特性非常好的Tc分别在低温、室温和高温的大尺寸单晶铁电材料。并将实验与理论相结合对新型铁电体的铁电特性进行了详细的分析讨论和总结。无论是实际应用和探索新型铁电体研究都将给予很大的指导与帮助。论文选取实验中部分有代表性