文 献 综 述

1.1 研究背景

作为铁电材料的一类分支^[1]，反铁电体直到1951年才由美国科学家Kittle C根据宏观唯象理论提出，并预言了其基本特征。反铁电体的结构与铁电体相近^[2]，但相邻籽晶格却沿着反平行方向产生自发极化。因而反铁电体从宏观上看，其总自发极化强度为零。反铁电体随温度改变发生相变,高温时往往为顺电相（大多数材料如此,但也有例外）。相变温度以下将变成对称性较低的反铁电相。由于反铁电相不存在净电矩,所以它不像铁电体有”电滞迪线”。反铁电体与铁电体在相变温度时，介电常数出现反常值。该温度以上,介电常数与温度关系遵循居里一外斯定律。

反铁电材料作为相变储能材料时^[3]，具有储能密度高、储能放能近似等温、过程易控制等特点，能够解决能量供求在时间和空间上分配不平衡的矛盾，是提高能源利用率的有效手段，也是储存可再生能源的有效方式之一。它在航空航天、太阳能利用、工业余热回收、采暖空调及家用电器等领域有着广泛应用。同时，通过控制电场的大小，电场诱导相变还提供了可开关、可调的介电、压电和热释电性能，并具有可逆的增强效应。所以反铁电材料也是智能传感和致动系统中的关键材料。

反铁电材料因其发生场致AFE-FE相变过程中伴随着巨大应变和能量的储存和释放，在高密度储能器件和机电换能器上极具应用潜力^[4]。特别是具有钙钛矿型结构Pb基材料体系，已成为当前研究的热点。虽然反铁电材料已取得不少进展，但更深入的研究尚待开展，主要集中在以下几个方面^[5-8]：

(1)PZT基反铁电材料组成和结构较为复杂，因此材料的化学组成、显微结构与电性能间的相互影响关系需要深入研究。

(2)反铁电材料受外电场、压力和温度的影响较大，需系统研究外场作用下材料的响应特点。

(3)制备工艺对材料性能影响显著，特别是相变发生的材料组分区间狭窄，稍稍一些成分波动将给材料性能带来严重影响，需要进一步探索组分和结构的调节，扩大相变区间、增加材料性能稳定性。

(4)反铁电材料应用于器件，尚需完善多项性能指标的测试，特别是对于薄膜体系，如: 充放电循环疲劳、持久性、可靠性、稳定性等。

(5)适应于环境需求，开发无铅反铁电材料。