Phonon analysis and crystal chemical simulation of dielectrics based on sub-millimeter wave ellipsometry

基于亚毫米波椭圆光度法的电介质声子分析和晶体化学模拟

基本信息

  • 批准号:
    19206068
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2007 至 2009
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Sub-millimeter wave spectroscopic ellipsometry has been developed to study the size effect of barium titanate and the phase transition behaviors of barium titanate-based relaxors. Ellipsometer is equipment which measures the change of polarizing state of reflected light to determine the complex dielectric permittivity of materials. Accuracy of the ellipsometer developed in this study was verified and the complex permittivity of a barium titanate single crystal was directly determined using it. S for the size effect, the permittivity of barium titanate ceramics increased with decreasing grain size when the grain size was over 1.1μm, while that decreased when the grain size was below 1μm. Most of the domains in BaTiO_3 grains had simple lamellar structures, and 90° domain width decreased with decreasing grain size. Based on wide band dielectric spectroscopy, the domain contribution to the permittivity was investigated. In BaTiO_3 ceramics with grain sizes over 1μm, the dipole and ionic polarizabilities were enhanced by the high domain density. In contrast, for the BaTiO_3 ceramics with grain sizes below 1μm, these polarizabilities were weakened. As for the phase transition of barium titanate-based relaxors, wideband dielectric spectra from kHz to THz were measured for ceramics of BaTiO_3 (BT), Ba_<0.6>Sr_<0.4>TiO_3 (BST-0.6) and BaZr_<0.25>Ti_<0.75>O_3 (BZT-0.25). The behavior in the dipole polarization near the dielectric maximum temperature (T_m) in BST-0.6 and BZT-0.25 could be explained by the behavior in polar nanoregions (PNRs), while the ferroelectric domains contribute to dipole polarization in BT. Relaxation in BT could be interpreted as successive change in polarization behavior from normal ferroelectrics to relaxor ferroelectric via DPT ferroelectrics.
利用亚毫米波椭圆偏振光谱技术研究了钛酸钡的尺寸效应和钛酸钡基弛豫体的相变行为。椭偏仪是通过测量反射光偏振态的变化来确定材料复介电常数的仪器。对研制的椭圆偏振仪的准确性进行了验证,并利用该椭圆偏振仪直接测量了钛酸钡单晶的复介电常数。由于尺寸效应,当晶粒尺寸大于1.1μm时,钛酸钡陶瓷的介电常数随晶粒尺寸的减小而增大,当晶粒尺寸小于1μm时,钛酸钡陶瓷的介电常数随晶粒尺寸的减小而减小。BaTiO_3晶粒中的畴大多为简单的片层结构,90°畴宽随晶粒尺寸的减小而减小。基于宽带介电谱,研究了畴对介电常数的贡献。在晶粒尺寸大于1μm的BaTiO_3陶瓷中,高的畴密度使偶极极化率和离子极化率增强。而晶粒尺寸小于1μm的BaTiO_3陶瓷的极化率则有所降低。对于钛酸钡基弛豫体的相变,测量了BaTiO_3(BT)、<0.6>Ba_Sr_TiO_3<0.4>(BST-0.6)和<0.25>BaZr_Ti_O_3<0.75>(BZT-0.25)陶瓷从kHz到THz的宽带介电谱。BST-0.6和BZT-0.25在介电最高温度(Tm)附近的偶极极化行为可以用极性纳米区(PNR)的行为来解释,而BT中的铁电畴对偶极极化有贡献。BT中的弛豫可以解释为极化行为从正常铁电体到弛豫铁电体的连续变化。

项目成果

期刊论文数量(37)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Influence of Bi-perovskites on t he Piezoelectric Properties of (K0. 5Na0. 5)NbO3-based Lead Free Ceramics
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    R. Suzuki;S. Uraki;E. Li;T. Hoshina;T. Tsurumi
  • 通讯作者:
    T. Tsurumi
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Harigai;H. Kimbara;H. Kakemoto;S. Wada and T. Tsurumi
  • 通讯作者:
    S. Wada and T. Tsurumi
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Hoshina;S. Wada;Y. Kuroiwa;T. Tsurumi
  • 通讯作者:
    T. Tsurumi
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tian Han;Shuzo Furusaka;Tsung-Chieh Tsai;Tsutomu SHIGEMURA;鶴見敬章
  • 通讯作者:
    鶴見敬章
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