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PbTiO3(PT)是一种典型的钙钛矿铁电材料，由于具有优良的介电、压电、热释电和铁电等性质被广泛的用来制造高频陶瓷过滤器、表面声波器件、红外传感器和非易挥发性铁电随机存储器等。本文在朗道-金兹堡-德文希尔唯象理论的基础上，研究外加电场效应对PT材料相变、压电性质及极化转动的影响，主要研究结果如下： 1.在纯的PT中，沿伪立方[011]、[111]方向加载电场，建立了电场-温度相图。当电场沿伪立方[011]轴，诱导四方-单斜-正交(T-MC-O)、四方-单斜(T-MC-MB)相变，在MC-O相转变区域，压电系数d33超高，超过了8000 pC/N。当电场沿伪立方[111]轴，电场诱导四方-单斜-菱方(T-MA-R)相变，在接近MA-R转变的临界电场时，压电系数d33有明显的增大。通过静水压方法能有效降低相变的临界电场(E011C和E111C)。 2.在外延各向同性和各向异性应变的PT薄膜中，沿着[001]轴加载电场，建立了电场-应变，电场-温度等相图。我们系统的研究了电场诱导的单斜相和三斜相的稳定性。通过控制电场与应变之间的耦合可以确定电场诱导的不同相变，各向同性应变有利于单斜相(MA(r)、MB(r))，而各向异性应变有利于单斜相(MC)、三斜(triclinic)结构。随着温度和应变各向异性的增加，MC比triclinic更稳定。单斜和三斜相有高的压电系数 d35和d33，在大小相等而方向相反的应变条件下，MC相区有高的压电行为。 3.在PT材料中，外加电场能诱导低对称性的单斜相和三斜相，这些相对极化转动驱动的压电响应是十分重要的。基于外延薄膜中应变梯度诱导的极化转动，我们估算了在室温下PT的应变梯度-极化耦合系数?12约为156~312 nC/m。通过改变外延应变，可以控制 PT薄膜中相变的临界电场(E001C)，在面内应变大小相等，方向相反且在极化路径中只有中间相MC的情况下，发现极化转动需要较低的电场。电场对铁电材料的极化转动行为和电机械耦合应用有重要的影响。