Page 13 - 理化检验-物理分册2024年第五期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202405001

低温环境下 PbTiO 钙钛矿晶粒的演化过程
3

于海涛, 陈国新, 吴海辰, 梁 芮, 卢焕明

( 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 宁波 315201 )
钙钛矿在低温条件下的晶体结构及晶粒演化过
摘 要: 利用透射电子显微镜研究了 PbTiO 3
程。结果表明: 低温条件下, PbTiO 3 钙钛矿未出现明显的相转变; 在电子束辐照条件下, PbTiO 3
晶
晶体出现细晶化现象, 说明电子束对其结构变化存在诱导作用; 在室温和低温环境下, PbTiO 3
体均未产生位错缺陷, 且低温环境使晶粒细化过程变慢; 电子辐照作用使材料的表面能变大, 导致
晶粒尺寸变小, 从而出现细晶化现象。

钙钛矿; 透射电子显微镜; 细晶化现象; 相变; 表面能

关键词: PbTiO 3

中图分类号: TB32 ; TG115.2 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2024 ) 05-0001-03

Evolution p rocessofPbTiO 3p erovskite g rainsunderlowtem p eratureenvironment

YUHaitao , CHENGuoxin , WUHaichen , LIANGRui , LUHuanmin g

( Nin g boInstituteofMaterialsTechnolo gy andEn g ineerin g , CAS , Nin g bo315201 , China )

Abstract : Thecr y stalstructureandg rainevolutionp rocessofPbTiO 3 p erovski teunderlowtem p erature

conditionswerestudiedusin gtransmissionelectron microsco py .Theresultsshowthatunderlowtem p erature

conditions , there wasnosi g nificantp hasetransitionin PbTiO 3 p erovskite.Underelectronbeam irradiation

conditions , PbTiO 3cr y stalsexhibitedfine- g rainedp henomena , indicatedthattheelectronbeamhadaninducin g

effectontheirstructuralchan g es.Atroomtem p eratureandlowtem p erature , PbTiO 3cr y stalsdidnotp roduce

dislocationdefects , andthelowtem p eratureenvironmentsloweddownthe g rainrefinement p rocess.Theeffectof

electronirradiationincreasedthesurfaceener gyofmaterials , ledtoadecreaseing rainsizeandresultedinthe

p henomenonoffinecr y stallization.

Ke y words : PbTiO 3 p erovskite ; transmissionelectronmicrosco p e ; finecr y stallizationp henomenon ; p hase

transition ; surfaceener gy
钙钛矿及其相关结构氧化物具有丰富的物理性 铁电极化性能和介电性能。温度会对钙钛矿铁电体
能, 因此成为功能材料研究的焦点 [ 1 ] 。这些物质具 的结构产生影响, 并引发结构畸变和相变。研究表

有铁电性、 高温超导性和巨磁阻效应等特性, 研究其 明, 当温度为 173~183K 时, PbTiO 3 钙钛矿可能
结构相变及相变特性对理解铁电性和超导性非常重 存在车正交相 - 四方相的相转变点, 但这一结果缺乏
要 [ 2 ] 。目前, 随着对太空能源探索的开展, 低温环境 试验佐证 [ 3 ] 。
会对材料的性能产生影响。铁电体具有优异的压 利用透射电子显微镜 ( TEM ) 能够直接观察
电、 热释电和铁电性等优点, 可以成为力学性能、 电 的晶体结构、 晶格畸变和缺陷等信息 [ 4 ] , 还
PbTiO 3
能、 热能之间相互转换的桥梁, 从而在低温研究领域 可以研究材料在不同环境下的演化过程。根据现有
发挥作用。 的研究, 钙钛矿在低温条件下的性质和微观结构仍
是一种重要的铁电材料, 具有优异的 然存在许多争议 [ 5 ] 。笔者采用 TEM 分析技术, 对
PbTiO 3
的晶体结构和其在低温下的演化过程进行
PbTiO 3
收稿日期: 2023-12-01 钙钛矿的低温结构研究提
研究, 结果可为 PbTiO 3
基金项目: 浙江省基础公益研究计划项目( LGC21E020002 )
供直观、 可靠的试验依据。
作者简介: 于海涛( 1991- ), 男, 硕士, 主要从事材料微结构测试
研究工作, y uht@nimte.ac.cn
1