压电铁电物理王春雷y

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1、压电铁电物理Prof.C.L.Wang王春雷教授房间:9#327电话:77035-8327电邮:wangcl@sdu.edu.cnRoom:9#327Phone:77036-8327e-mail:wangcl@sdu.edu.cnPhysicsofPiezoelectricsandFerroelectrics1wangcl@sdu.edu.cn课程网站：http://www.wljx.sdu.edu.cn/jpkc/html/yadiantiedianwuli/index.html西安交通大学《电介质物理》课程网站：http://www.emrl.xjtu.edu.cn/dc/2wa

2、ngcl@sdu.edu.cn电介质材料压电材料：石英热释电材料：电气石铁电材料：KDP压电陶瓷材料PZT电介质材料之间的关系3wangcl@sdu.edu.cnDielectricsPiezoelectricsPyroelectricsFerroelectricsPiezoelectricceramicsRelationshipofdielectrics4wangcl@sdu.edu.cn山东大学电介质物理之特色功能电介质物理压电铁电物理制备、物性、测量基础研究器件研发（不同于材料、工程和化学专业的学生，有物理背景）传统电介质物理四大问题：极化polarization损耗loss弛

3、豫relaxation击穿breakdown老化aging?5wangcl@sdu.edu.cn课程内容简介晶体结构介电性质弹性性质压电性质铁电性质宏观理论微观理论电畴结构介电响应应用简介6wangcl@sdu.edu.cnKeysyllabusCrystalstructureandbasicconceptsDielectricpropertyElasticpropertyPiezoelectricityFerroelectricityThermodynamictheoryMicroscopictheoryDomainstructureOpticalpropertyApplicati

4、ons7wangcl@sdu.edu.cn压电材料的发展历史1880年，居里兄弟首先发现电气石的压电效应，从此开始了压电学的历史。1881年，居里兄弟实验验证了逆压电效应，给出石英相同的正逆压电常数。1894年，Voigt指出，仅无对称中心的二十种点群的晶体才有可能具有压电效应，石英是压电晶体的一种代表，它被取得应用。8wangcl@sdu.edu.cn第一次世界大战，居里的继承人郎之万，最先利用石英的压电效应，制成了水下超声探测器，用于探测潜水艇，从而揭开了压电应用史篇章。压电材料及其应用取得划时代的进展应归咎于第二次世界大战中发现了BaTiO3陶瓷，1947年，美国Roberts

5、在BaTiO3陶瓷上，施加高压进行极化处理，获得了压电陶瓷的电压性。随后，日本积极开展利用BaTiO3压电陶瓷制作超声换能器、高频换能器、压力传感器、滤波器、谐振器等各种压电器件的应用研究，这种研究一直进行到50年代中期。9wangcl@sdu.edu.cn1955年，美国B.Jaffe等人发现了比BaTiO3压电性更优越的锆钛酸铅固溶体（PbZrxTi1-xO3，PZT）压电陶瓷，促使压电器件的应用研究又大大地向前推进了一大步。BaTiO3时代难于实用化的一些用途，特别是压电陶瓷滤波器和谐振器，随着PZT的问世，而迅速地实用化，应用声表面波（SAW）的滤波器、延迟线和振荡器等SAW

6、器件，在七十年代后期也取得了实用化。10wangcl@sdu.edu.cn上世纪70年代初期，人们在锆钛酸铅材料二元系配方Pb(Zr，Ti)O3大基础上又研究了加入第三元改性的压电陶瓷三元系配方，如铌镁酸铅系为Pb(Mg1/3Nb2/3)(ZrTi)O3，可广泛用于拾音器、微音器、滤波器、变压器、超声延迟线及引燃引爆方面。如铌锌酸铅系Pb(Zn1/3Nb2/3)(ZrTi)O3，主要用来制造性能优良的陶瓷滤波器及机械滤波器的换能器。11wangcl@sdu.edu.cn再后来，人们又在三元系压电陶瓷配方基础上又研究了四元系压电陶瓷材料，如:Pb(Ni1/3Nb2/3)(Zn1/3Nb

7、2/3)(ZrTi)O3，Pb(Mn1/2Ni1/2)(Mn1/2Zr1/2)(ZrTi)O3等，可用来制造滤波器和受话器等。二十世纪九十年代，PMN-PT单晶的成功制备，并发现其优异的机电性能，使这类材料的研究又形成了一个新的高潮。12wangcl@sdu.edu.cn铁电材料的发展历史铁电体FeRROELECTRICS,铁Fe1665Seignette@Rochelle,合成:酒石酸钾钠NaKC4H4O6·4H2O1920Valasek,罗息盐,Roc