极化调控PIN-PMN-PT铁电单晶压电性能的均匀性

作     者：梁敏 熊瑞彬 陈淑丽 王祖建 苏榕冰 苏彬 刘颖 何超 LIANG Min;XIONG Ruibin;CHEN Shuli;WANG Zujian;SU Rongbing;SU Bin;LIU Ying;HE Chao

作者机构：中国科学技术大学稀土学院合肥230026 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 

基　　金：国家自然科学基金(12275274,52172009,52102011) 福建省工业引导项目(2021H0043) 中国科学院青年培育项目(JCPYJJ-22032) 中国科学院青促会(2022330) 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2024年第53卷第6期

页      码：953-958页

摘      要：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(d_(33))和介电常数(ε_(33)^(T)/ε_(0))的变化,结果显示d_(33)和ε_(33)^(T)/ε_(0)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d_(33)和ε_(33)^(T)/ε_(0)分别维持在(1500±140)pC·N-1和4900±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k_(33)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。

主 题 词：PIN-PMN-PT 铁电单晶 极化调控 组分分凝 压电系数 

学科分类：07[理学] 070205[070205] 08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1000-985X.2024.06.006

馆 藏 号：203128222...