极化调控PIN-PMN-PT铁电单晶压电性能的均匀性

O78%O738; 弛豫铁电单晶具有优异的压电性能,在医学超声换能器、水声器件等领域有重要应用.坩埚下降法生长的弛豫铁电单晶不可避免地存在组分偏析,导致材料利用率极低.本工作测试了 0.24PIN-0.46PMN-0.30PT铁电单晶沿生长方向压电系数(d33)和介电常数(ε33T/ε0)的变化,结果显示d33和ε33T/ε0沿着生长方向变化极大,能保持性能接近的区域不足20 mm.通过针对不同区域的极化设计,对铁电-铁电相变温度接近的区域进行极化调控,使超过60％晶体部分的d33和ε33T/ε0分别维持在(1 500±140)pC·N-1和4 900±350.为了验证极化调控后的晶体谐振区域...

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Published in人工晶体学报 Vol. 53; no. 6; pp. 953 - 958
Main Authors 梁敏, 熊瑞彬, 陈淑丽, 王祖建, 苏榕冰, 苏彬, 刘颖, 何超
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学技术大学稀土学院,合肥 230026 15.06.2024
中国科学院赣江创新研究院,赣州 341119
中国科学院福建物质结构研究所,福州 350002%中国科学院福建物质结构研究所,福州 350002
Subjects
component segregation
piezoelectric coefficient
铁电单晶
组分分凝
PIN-PMN-PT
polarization modulation
ferroelectric single crystal
压电系数
极化调控
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ISSN1000-985X
DOI10.3969/j.issn.1000-985X.2024.06.006

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Summary:O78%O738; 弛豫铁电单晶具有优异的压电性能,在医学超声换能器、水声器件等领域有重要应用.坩埚下降法生长的弛豫铁电单晶不可避免地存在组分偏析,导致材料利用率极低.本工作测试了 0.24PIN-0.46PMN-0.30PT铁电单晶沿生长方向压电系数(d33)和介电常数(ε33T/ε0)的变化,结果显示d33和ε33T/ε0沿着生长方向变化极大,能保持性能接近的区域不足20 mm.通过针对不同区域的极化设计,对铁电-铁电相变温度接近的区域进行极化调控,使超过60％晶体部分的d33和ε33T/ε0分别维持在(1 500±140)pC·N-1和4 900±350.为了验证极化调控后的晶体谐振区域是否一致,测试了两端区域的k33振子的谐振谱,结果显示两者的机电耦合系数接近,谐振和反谐振的峰位置也接近,而且不存在额外的寄生振动,说明采用极化调控PIN-PMN-PT铁电单晶沿生长方向的均匀性是可行的.本工作为提高PIN-PMN-PT铁电单晶的利用率提供了一种参考方案.
ISSN:1000-985X
DOI:10.3969/j.issn.1000-985X.2024.06.006