用于能量收集器的PMnN-PZT压电陶瓷

试验采用固相合成法,通过Li_(2)CO_(3)掺杂,制得高能量密度的Pb_(0.95)Sr_(0.05)[(Mn_(1/3)Nb_(2/3))_(0.04)(Zr_(0.52)Ti_(0.48))0.96]O_(3)+0.25wt%CeO_(2)+0.50wt%Yb_(2)O_(3)+0.15wt%Fe_(2)O_(3)三元系压电陶瓷材料。研究分析了掺杂不同质量分数的Li_(2)CO_(3)对PMnNPZT压电陶瓷材料的压电性能、介电性能、相组成及其微观结构的影响。结果显示:当掺杂量为0.1 wt%,烧成温度为1050℃时,材料结构致密,晶粒均匀,材料的压电和介电性能:d 33=340 pC/N,K_(p)=0.60,ε_(r)=725,tanδ=0.23%,Q_(m)=670,g_(33)=53.0×10^(-3)V·(m·N)^(-1),机电转化效率d_(33)·g_(33)为18016.8×10^(-15)m^(2)/N,满足能量收集器用压电陶瓷元件需要。

单晶PMnN-PZT铁电薄膜制备与表征

利用磁控溅射方法,在MgO基底上沉积三元系铁电薄膜6%PMnN-94%PZT(6%Pb(Mn1/3,Nb2/3)O3-94%Pb(Zr0.45,Ti0.55)O3),采用淬火方法对薄膜进行后期热处理。分别运用面内和面外X射线衍射(XRD)技术分析薄膜长相及晶体结构,运用高分辨率扫描电镜(SEM)观察薄膜的晶粒表面及截面结构。实验结果表明,所沉积薄膜为单晶钙钛矿结构薄膜,薄膜结构优良。

Microstructure and Electromechanical Properties in PMnN-PZT Ceramics Sintered at Different Temperatures

The microstructure and piezoelectric properties of Pb[(Zr0.52Ti0.48)0.95(Mn1/3Nb2/3)0.05]03 (PMnN-PZT) ceramics have been investigated at different sintering temperatures from 1070℃ to 1280℃. The experimental results suggest that grain sizes and electromechanical properties of the ceramics show strong sintering temperature dependences. Double polarization to electric field (P-E) loops of the PMnN-PZT ceramics are assumed to be the result of the pinning effect of the defect dipoles. The results obtained through X-ray photoelectron spectrum suggest that sintering temperature affects valence of the Mn ion and quantity of oxygen vacancies. Hence, a proper explanation is proposed to illustrate the fluctuation of mechanical quality factor (Qm) due to the sintering temperature.

声表面波瓦斯传感器高压电薄膜研究

我国煤矿瓦斯事故频发,造成大量人员伤亡和国有资源流失。声表面波瓦斯传感器体积小、工作稳定,能够有效提高煤矿瓦斯监、检能力,减少瓦斯事故。声表面波瓦斯传感器的灵敏度主要取决于压电薄膜的压电系数及机械品质因数,因而高压电系数、高机械品质因数的压电薄膜对于制备高性能声表面波瓦斯传感器具有重要意义。文中通过磁控溅射法沉积PMnN-PZT三元系铁电薄膜,所得薄膜具有高压电性及较高的机械品质因数,有望应用于声表面波瓦斯传感器制备。

铌锰锆钛酸铅压电陶瓷烧结行为的研究

运用XRD、SEM、TEM、XPS等实验手段,研究了烧结温度对0.05PMnN-0.95PZT (PMnN—PZT)压电陶瓷微观结构、压电性能及锰元素价态的影响.实验结果显示:随烧结温度的降低平均晶粒尺寸减小,四方度也随之减小;机电耦合系数(kp)随烧结温度的升高而提高, 而机械品质因子(Qm)却呈波浪状变化. XPS及TEM实验分析证明:PMnN—PZT陶瓷在烧结过程中出现明显的液相烧结和成分偏离,低温烧结诱导了Mn2+的出现,产生更多的氧空位,从而使低温烧结下的样品Qm值不致降低.

用于压电微机电系统的高性能压电薄膜(英文)

压电基(PZT)-ABO3型钙钛矿陶瓷体材料可用于制作各种压电微机电系统(MEMS).通常PZT-基陶瓷显示多晶结构,而单晶PZT-基薄膜材料吸取PZT-基陶瓷优良的铁电性,可用于制作薄膜压电MEMS.在PZT-基材料中,三元钙钛矿,即由二元钙钛矿PZT固溶体掺入添加物(如:Pb(Mg,Nb)O3(PMN)和Pb(Mn,Nb)O3)(PMnN)),可用于制作薄膜MEMS,因为掺入的添加物扩展了原二元钙钛矿PZT的介电和铁电响应.本文研究由射频溅射法外延生长在具有SrRuO3/Pt过渡层的(001)MgO单晶基片上的PZT-基三元配合物(PMnN-PZT)单晶薄膜,发现溅射的PZT-基三元配合物xPMnN-(1-x)PZT,x=0.06,显示高密度单晶、而无体单晶的晶粒和界面层结构.溅射的薄膜显示奇异的铁电性质,即:非常高自极化Pr(Pr=80～100μC,体陶瓷:Pr=20～30μC),高居里点Tc(Tc=500～600℃,体陶瓷:Tc=350～380 ℃),小介电常数ε*(ε*=100～150,体陶瓷:ε*=800～1300).这些奇异的铁电性质是所溅射的薄膜结构所固有的,不可能由传统的PZT-基陶瓷得到.最后,对这些奇异的铁电性质可能应用于压电薄膜MEMS进行了讨论.

硅基(001)取向Pb(Mn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Zr,Ti)O_3薄膜的制备及其铁电性能研究

采用磁控溅射法在LaNiO_3/Si衬底上制备了6%Pb(Mn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-94%Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3(PMnN-PZT)铁电薄膜,对其微结构和铁电特性进行了研究。结果表明,该铁电薄膜呈(001)高度择优取向,取向度高达98%。经过10^(10)次铁电循环测试,铁电薄膜无疲劳现象;在10~4s时间内,薄膜的铁电保持和印记特性稳定,无明显退化。该结果说明LaNiO_3氧化物电极会降低PMnN-PZT薄膜的氧空位浓度,有效地缓解了电荷注入的问题,因此改善了PMnN-PZT薄膜的铁电性能。