Mn、Zr和Ca共掺杂KNN基单晶的无籽晶固相法生长、结构和压电性能研究

采用无籽晶固相晶体生长技术制备了MnO_(2)掺杂99.3K 0.5 Na 0.5 NbO_(3)-0.4LiBiO_(3)-0.3CaZrO_(3)(KNN-LB-CZ)无铅压电单晶,研究了Mn含量变化对KNN-LB-CZ单晶的生长、结构和压电性能的影响。结果表明,在不同生长温度下,MnO_(2)的添加均呈现出抑制晶体生长的趋势,当MnO_(2)的摩尔分数为0.125%~0.5%时,样品上表面中的单晶化面积由95%以上逐渐降低到30%;当MnO_(2)的摩尔分数超过0.625%时,几乎没有肉眼可见大晶粒的出现。这说明MnO_(2)的添加没有改变晶体的钙钛矿结构,也没有使晶体中生成第二相,但有利于单晶微结构的致密化。未掺杂MnO_(2)单晶的压电常数d 33和介电损耗tanδ分别为200 pC/N和0.06;当掺杂量为0.5%时,单晶的d 33提高到450 pC/N,介电损耗降至0.03;适量的MnO_(2)掺杂,有利于提高单晶的压电性能。

Ta、Mn共掺铌酸钾钠基压电单晶的无籽晶固相生长、结构和电学性能

采用无籽晶固相法制备Ta_(2)O_(5)、MnO_(2)掺杂的99.7K_(0.5)Na_(0.5)[Nb(1-x)Tax]O_(3)-0.3BaBiO_(3)无铅压电单晶,研究了Ta、Mn单掺杂和共掺杂对晶体生长、结构和性能的影响。结果表明:适量Ta和Mn共掺杂有利于晶体生长,当加入0.9%(摩尔分数)Ta和0.1%Mn时,单晶表面更为规则和致密,所获晶体最大尺寸可达30.0 mm×9.2 mm×2.6 mm。当固定0.1%Mn掺杂并改变Ta的掺杂量时,Ta掺杂量较高的单晶具有相对高的压电性能;当Ta和Mn分别掺杂为0.9%和0.1%时,所得单晶具有较高的剩余极化强度P_(r)和压电常数d_(33),分别为26.96μC/cm^(2)和227 pC/N。