铁电薄膜由于其优异物理性能，而被广泛应用于微电子、光电子、微机电领域。在铁电薄膜理论研究方面，热力学理论可以有效地预测铁电薄膜的相结构、极化特性和机电性能等，且已在(001)取向铁电薄膜的研究中取得了较好的应用，而对于(111)取向铁电薄膜的研究报道非常少。因此，本文通过对序参量坐标转换的方法，构建了(111)取向薄膜的热力学势能函数及其机电性能计算方法。基于此，研究了(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构及其机电性能。研究结果表明，(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构主要存在沿晶轴方向三个极化可互换的对称相：顺电相PE、菱方相R和单斜相MA(或MB)。在应变和外电场的调控下，(111)取向0.7PMN-0.3PT薄膜展现出优良的机电性能，在R和MA相变点处，介电常数ε11、ε22、ε33和面外压电系数d33取得了极大值。在外电场E3分别为0、50 kV/cm、100 kV/cm和200 kV/cm时，面外介电常数ε33的峰值分别为4 382、2 646、2 102和1 600，面外压电系数d33的峰值分别为303.8 pm/V、241.9 pm/V、219.7 pm/V和195.1 pm/V。应变和外电场能够较好地调控薄膜的机电耦合性能，可为优异机电耦合性能的器件制备提供参考。

利用双面金属包覆波导结构激发的高阶导模是导波层折射率的灵敏函数这一特性提出了一种测量非线性材料电光系数和压电系数的新方法. 该方法利用反射率曲线在不同电压下的移动参量可以直接计算出被测样品的电光系数和压电系数. 理论与实验研究表明, 该方法具有结构紧凑、插入损耗小、整个装置无运动部件、可靠性能高等诸多优点. 预计这一研究在应用压电效应和电光效应制备光电子器件的诸多领域中有极其广泛的应用前景.

作为一种新型功能材料,铁电阴极材料的研究日益受人们重视.对铁电材料进行电子发射试验时,偶然观测到材料压电系数随着电子发射次数的增多,其数值大小渐次先由高降低至零,然后又开始反向增大并逐渐稳定于某一绝对值,该绝对值略小于预极化初始值,而在这变化过程中,材料的电子发射电流密度基本恒定.对此进行重复验证以及系统考察发现,压电系数的这种变化规律,为铁电材料电子发射时所普遍遵循,这为铁电电子发射的机理研究探索又提供了一种新的实验现象.

提出了一种测量晶体压电系数和电光系数的新方法.晶体厚度和折射率的变化导致衰减全反射(ATR)谱的同步角发生移动,进而引起反射率的变化.选择两个不同阶导模的工作角,施加电压分别测出反射光强的变化,可得到压电系数和电光系数.反射率相对于厚度和折射率的灵敏度分别可达到108m-1和103.该方法可同时测量压电系数和电光系数,测量灵敏度高,样品结构简单,实验装置简便,所需的测量电压低.

本文分析了ZnO薄膜的光声效应,推导了在一维条件下光声信号与压电系数、介电系数、热导、比热、调制频率之间的关系。实验表明光声信号的幅度和调制频率、入射光功率之间的理论分析吻合较好。同时还计算了ZnO薄膜的压电系数e33=0.817 e/m2, e31=-0.43 e/m2。

用干涉法首次测量了Zn(SCN)2·2H2O晶体的全部压电系数和电光系数。结果为:d14=-8.8,d25=-15.8, d36=1.2(×10-12C/N); γ41=4.5,γ52=6.4,γ63=0.8(×10-12 m/V)。