弛豫铁电单晶Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3（PIN-PMN-PT）具有优异的压电性能，尤其是在准同型相界处，d33约为2000~2500pC/N，Tc可以达到~200℃，k33可以达到90%以上，　EC可以达到~5kV/cm。鉴于PIN-PMN-PT具有相对比较高的相变温度和矫顽场，拓宽了PT基弛豫铁电单晶的应用领域。至今为止，关于PIN-PMN-PT单晶的介电和压电特性已经有了相当多的研究和报道。然而，对于弛豫铁电单晶PIN-PMN-PT的热膨胀特性几乎没有报导，缺乏相关的研究和认识。本文以PIN-PMN-PT单晶为研究对象，开展了PIN-PMN-PT单晶电学性能和热膨胀特性的研究，揭示了电学性能和热膨胀特性之间的关系，以及在温度变化过程中不同PIN-PMN-PT单晶样品热应变的变化规律。为相关单晶材料的器件的设计、制造和使用给出了参考数据和理论依据。本文主要研究工作如下：
1对于组成在0.23PIN-0.47PMN-0.30PT附近的单晶样品：
1)　比较系统地对组成为0.23PIN-0.47PMN-0.30PT单晶样品进行成分标定，沿[001]方向的热膨胀和介电温谱测试，探究其热膨胀特性与介电特性，结构变化之间的关系。
研究发现：对于[001]方向的0.23PIN-0.47PMN-0.30PT单晶样品，随着温度的升高，未极化样品热应变类线性增加。而极化样品，在R-T相变过程中，单晶具有正的热膨胀系数对应着样品沿[001]方向的膨胀；在T-C相变过程中，单晶具有负的热膨胀系数对应着样品沿[001]方向的收缩。单晶样品冷却过程中的热应变现象与已经报道的二元单晶PMN-PT的热应变现象有很大的差异。热膨胀与相变存在对应关系，并且沿[001]方向畴的定向程度越高，热应变量越大。
2)　根据d33的大小和介电温谱选取样品，对组成在0.23PIN-0.47PMN-0.30PT附近的单晶样品进行[001]方向的热膨胀以及介电温谱测试。
研究发现：对于极化后的样品，当压电常数d33接近时，即样品在电场诱导下能够产生的应变接近时，在热诱导下T-C相变所引起材料的应变量几乎相同，即沿着c轴方向的收缩量几乎相同。而当压电常数d33不同时，随着压电常数的增大，热诱导收缩量越大，即样品沿着c轴的收缩量越大。
3)　对组成在0.23PIN-0.47PMN-0.30PT附近单晶热膨胀特性的各向异性进行测试探究。
研究发现：热膨胀行为与晶体的方向有关，不同的方向所呈现出的热膨胀现象不同。对于极化后样品的升温过程，R-T结构相变所诱导的热应变量沿[001]方向最大，沿自发极化[111]方向最小。说明应变量的大小与自发极化和极化方向的夹角有关，夹角越大，畴翻转以及畴壁的移动程度越大，热诱导所能产生的热应变量越大。而对于未极化样品的升降温过程以及极化样品的降温过程，三个方向的热应变在整个温度范围内随温度变化呈现类线性的变化，纯粹的热胀冷缩的物理现象占主导地位。
2　对组分在0.23PIN-0.44PMN-0.33PT附近单晶沿轴向[001]、[010]和[100]三个方向的热膨胀特性研究。
研究发现：对于三个方向属于[001]晶向族的弛豫铁电单晶R-T相变对应着样品沿c轴的膨胀以及沿a轴和b轴的收缩，　T-C相变对应着样品沿c轴的收缩以及沿a轴和b轴的膨胀，与相变时单晶的结构对称性变化一致。沿每个轴向的各向异性起源来自于B-O键的共价特性。
3　对四方相PIN-PMN-PT单晶样品进行[001]和[011]方向的热膨胀特性研究。
研究发现：四方相单晶样品未极化和极化状态在升降温过程中都会出现明显的应变异常，对应着T-C的相变，宏观上体现为样品沿[001]和[011]方向的收缩。沿自发极化方向[001]极化，样品先沿[001]方向发生一定程度的膨胀，之后在T-C相变之前会发生一定程度的收缩。有两种可以解释这种现象的原因：一是与结构相变所需要的能量相关，极化后的样品经历了电场的驱动，所以在较低温度下就可逐渐发生晶格结构的畸变，而未极化的样品只有当温度足够高，能量足以使结构发生畸变时才会发生明显的相变。另外一种可能是对于极化后的样品在T-C相变温度之前就有少许立方相的存在，随着温度的升高，立方相的量逐渐增加，四方相的量逐渐减少，由于cT＞aC，所以热应变呈现逐级降低的趋势。但是当极化方向为[011]时，在相变温度之前，随温度的增加样品沿[011]方向类线性膨胀。