由 (K,Na) NbO₃单晶中的内部应力引起的大型压电

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态物理 固态物理
• 铁路电力是铁路的电力.

背景情况:

• 高压电反应和稳定性对于铁电材料的应用至关重要.
• 由于环境问题,人们正在寻求无铁电材料来取代基于的对应材料.

研究的目的:

• 为了研究K$_{0.7}$Na$_{0.3}$NbO$_{3}$ (KNN) 无铁电单晶的压电特性.
• 了解这些晶体中高压电和热稳定的起源.
• 探索优化铁电材料压电性能的策略.

主要方法:

• 合成K$_{0.7}$Na$_{0.3}$NbO$_{3}$无铁电单晶的合成.
• 测量压电系数 (d$_{33}$) 和机电合系数 (k$_{t}$).
• 对压电特性进行热稳定性测试.
• 分析内部应力和域结构,以与压电反应相关联.

主要成果:

• 在KNN单晶中,在没有人工抛光的情况下,获得了很大的压电响应 (d$_{33}$ = 167 pC/N) 和电机械合因子 (k$_{t}$ = 0.52).
• 显示出出色的热稳定性,保持高压电性至196°C.
• 将高压电性归因于晶体生长过程中内部压力引起的强烈自我极化,这也影响了域壁运动.

结论:

• K$_{0.7}$Na$_{0.3}$NbO$_{3}$无铁电单晶具有显著的压电特性和没有抛光的热稳定性.
• 内部应力在自我极化和域动态中发挥着关键作用,增强了压电性能.
• 这项研究为设计高性能无压电材料提供了一个有希望的策略.