摘要压电陶瓷具有机械能与电能相互转换的功能,被广泛地应用于传感器、换能器、存储器、超声马达、驱动器等微电子元件。为了满足压电陶瓷在各种领域中的应用,研究人员通常在材料中引入相应的变价离子使其在陶瓷中形成一定的缺陷结构,进而裁剪出独特铁电与压电性质。但是,压电陶瓷中的缺陷结构是极其复杂的,且难以通过直观的方法对其进行检测,从而导致了人们对陶瓷的微观结构和宏观性质之间的联系缺乏足够的认识。因此,研究压电陶瓷的微观结构与宏观性质之间的联系对于新型压电材料的设计及性能调控具有重要意义。另一方面,作为重要的无铅压电候选材料,K_0.5Na_0.5NbO₃的软性改性研究已被人们广泛关注,而对硬性K_0.5Na_0.5NbO₃则较少涉及。本文以受主掺杂的K_0.5Na_0.5NbO₃基无铅压电陶瓷为研究对象,详细探讨了陶瓷的点缺陷结构与宏观电学性质之间的联系及其相应的硬化机理。本文主要的研究工作与结果如下:（1）采用固相法制备了K_0.5Na_0.5NbO₃+x mol KCuTa₃O₉无铅压电陶瓷,研究了缺陷结构对陶瓷铁电性和压电性的影响。所有陶瓷均为钙钛矿正交相结构,且致密成瓷。掺杂少量的KCuTa₃O₉（x≤0.04）会导致材料中出现(Cu_Nb^’’’-V_o^··（DC1）和(Cu_Nb^’’’-V_o^··（DC2）两类缺陷偶极子;随着KCuTa₃O₉掺杂量的增加,DC2逐渐成为主要的缺陷偶极子。DC1可以提供回复力,而DC2仅会轻微阻碍铁电畴的翻转。在DC1和DC2的共同作用下,随着x从0增加到0.01,陶瓷逐渐“变硬”,并且在x=0.01时获得了超高的Q_m值（2494）,相应地,电滞回线从单电滞回线变为完全夹持的双电滞回线;当x进一步增加到0.07,陶瓷逐渐变软,在x=0.07时获得了相对低的Q_m值（549）,而电滞回线则变为倾斜的单电滞回线。研究结果表明,控制缺陷结构可以有效地裁剪K_0.5Na_0.5NbO₃-KCuTa₃O₉陶瓷的压电与铁电性质。（2）采用固相法制备了K_0.5Na_0.5NbO₃+x mol CuSb₂O₆无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的缺陷结构对材料的铁电性及压电性的影响。研究结果表明,控制材料的缺陷结构对铁电和压电性质具有重要的影响,其具体结果如下:掺杂CuSb₂O₆会导致陶瓷中出现两种缺陷(即(Cu_Nb^’’’-V_o^··（DC1） and (V_o^··-Cu_Nb^’’’-V_o^···（DC2）。当CuSb₂O₆的掺杂浓度为（0.5-1.0mol%）时,DC1和DC2共同存在于陶瓷中,“硬化”陶瓷,导致材料出现夹持的双电滞回线和高达895的Q_m值（x=0.01）;然而,随着CuSb₂O₆掺杂浓度的增加（≥1.5 mol%）,DC2逐渐成为主导缺陷,相应地,陶瓷的压电性和铁电性逐渐变“软”,展现出倾斜的单电滞回线和相对低的Q_m值（Q_m=206,x=0.025）。此外,因Sb⁵⁺取代了部分的Nb⁵⁺,所有陶瓷都展现出相对高的d₃₃（106-126 pC/N）。（3）采用固相法制备了K_0.5Na_0.5NbO₃（KNN）及K_0.5Na_0.5NbO₃+1%mol A（A分别为Fe₂O₃、MnO₂或CuO,分别简写KNN-Fe,KNN-Mn和KNN-Cu）,系统研究了掺杂离子种类对材料的缺陷结构及宏观电学性质的影响。KNN陶瓷呈现出饱和的单电滞回线以及较低的Q_m值（72）;KNN-Fe呈现出主导的施主掺杂和轻微的受主掺杂效应,展现出轻微倾斜的单电滞回线和相对低的Q_m值（156）;KNN-Mn陶瓷呈现出轻微钉扎的双电滞回线和相对较高的Q_m值（370）;与Fe₂O₃和MnO₂掺杂的KNN陶瓷不同,KNN-Cu陶瓷呈现出完全钉扎的双电滞回线和极高的Q_m值（1954）。研究表明,掺杂离子诱导的缺陷结构特性是造成KNN和KNN-A陶瓷出现不同宏观电学性质的主要原因。（4）以K_0.5Na_0.5NbO₃+1mol%CuO压电陶瓷为研究对象,系统研究了P-E测试条件、淬火和老化对其微观结构和宏观电学性质的影响,探讨了K_0.5Na_0.5NbO₃+1mol%CuO压电陶瓷钉扎效应与退钉扎效应中所蕴含的微观机制。掺杂CuO会导致(Cu_Nb^’’’-V_O^··)^’ and(V_O^··-Cu_Nb-V_O^··)^·缺陷偶极子的形成。缺陷偶极子会强烈地钉扎铁电畴,导致材料展现出完全钉扎的双电滞回线以及优异的硬性性质。P-E循环测试、淬火及加热会破坏缺陷偶极子和铁电偶极子之间的一致性,进而使陶瓷“变软”,产生退钉扎效应,呈现出展开的单电滞回线和低的Q_m。老化一段时间后,缺陷偶极子与铁电偶极子在新的状态下重新达到对称性一致,故而缺陷偶极子在铁电畴上的钉扎效应再次增强。