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1、总述
近年来，以Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(简称PMNT)为代表的弛豫型铁电单晶,以其超高的压电系数和机电耦合系数，在新一代高性能驱动器、医学超声成像等设备中具有广泛的应用前景[1,2]。
但是，随着人们对生存环境的关注度逐渐增加，为了减少铅对环境和人体的危害，无铅压电材料的研究逐渐成为压电材料领域的热点课题，因此开展高性能无铅铁电压电单晶研究具有重要意义。钛酸铋钠Na1/2Bi1/2TiO3(简称NBT)基材料具有优异的铁电、压电性能，受到各国研究学者的广泛关注。据文献报道，(1-x)Na1/2Bi1/2TiO3-xBaTiO3固溶体体系，在x=0.06附近具有三方-四方相共存的准同型相界，压电性能d33=125 pC/N，k33=0.55[3]。山东大学的仪修杰等人利用顶部吹冷风的顶部籽晶提拉法获得了质量较好的NBT-KBT单晶，d33=160 pC/N [4]。美国麻省理工的Chiang等人用熔融法生长的NBT-BT晶体在[001]方向上的d33高达450 pC/N[5]。但是，综观各国学者的研究情况，NBT基系列单晶的研究仍不够系统，且研究报道的结果也不尽相同。上海硅酸盐所的许桂生等人采用坩埚下降法生长了0.94Na1/2Bi1/2TiO3-0.06BaTiO3单晶，详细探讨了单晶生长的特性，也对晶体在[001]方向上的介电、压电性能作了初步的研究[6]。
本课题以当前无铅压电材料的研究热点NBT基压电单晶为研究对象，研究NBT-BT-KNN三元体系组分对其介电、铁电、压电性能的影响规律，并且利用单晶衍射技术等研究宏观性能所对应的微观特征，探究其在电场和温度场下的演变规律，从而分析以进一步理解宏观性能的潜在机理。
2、压电材料发展现状
根据晶体学对称性，晶体可被分为32种点群。根据有无对称中心可以被分为两类，其中11种具有对称中心，21种无对称中心。21种无对称中心的点群中，其中20种点群的晶体若有外力施加时，晶体表面会产生正负电荷，这类材料被称为压电材料。
压电材料在外加机械场作用下，发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端出现正负电荷，这种机电能量转换被定义为压电效应，早在1880年，Jacques Curie和Pierre Curie兄弟首次在石英晶体中发现了压电效应。1946年钛酸钡(BaTiO3)陶瓷被发现后，导致压电材料的快速发展。1954年，Jaffe B等人制备出PZT陶瓷，它比BaTiO3具有更好的压电性[7]。1960年，Smolenskii等人发现了无铅Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)陶瓷的高铁电性[8]。压电效应的发现促进了信息技术、光电技术等的快速发展，压电材料在电子设备中具有非常重要和广泛的应用，例如致动器、换能器和传感器。
3、无铅压电材料研究意义与现状
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