1 山东大学, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
2 山东本源晶体科技有限公司, 济南 250100
3 山东大学光学高等研究中心, 山东 青岛 266200
稀土钙氧硼酸盐RECa4O(BO3)3 (RECOB, RE:Y和稀土元素)系列晶体具有高的熔点、高的电阻率、低的介电损耗和适中的压电活性, 是一类重要的高温压电晶体材料。介绍了该类晶体的提拉法制备工艺、宽温域电弹性能表征及其在高温传感技术领域的研究新进展, 包括以该类晶体为基础的高温声表面波温度传感器件、高温压电换能器件以及高温振动加速度传感器件, 阐述了该类高温压电晶体与传感器件在工业领域中的潜在应用及技术优势。
稀土钙氧硼酸盐晶体 提拉法 晶体生长 高温压电 传感应用 rare earth calcium oxyborate crystal Czochralski method crystal growth high-temperature piezoelectric sensing application
1 山东大学，晶体材料国家重点实验室，济南 250100
2 山东大学，光学高等研究中心，青岛 266237
3 西南交通大学力学与工程学院，成都 610031
压电材料在振动传感器、压力传感器和超声波压电换能器等器件技术领域有着广泛应用，探索新型压电晶体材料用于特种压电传感器件的研发具有重要意义。本文利用传统的提拉法生长出具有高熔点(~1 800 ℃)的磷酸钡镱(YbBa3(PO4)3,YbBP)新型压电晶体。X射线衍射分析表明，该晶体属于立方晶系I43d空间群，晶胞参数为a=b=c=1.043 5 nm。研究发现，该晶体沿垂直于(013)晶面的方向更容易生长。摇摆曲线半峰全宽测得为60.6″，表明生长的晶体具有较高的结晶品质。采用LCR电桥法、阻抗法和超声法测算了该晶体的相对介电常数和压电应变常数，得到晶体的相对介电常数ε11和压电应变常数d14分别为15.3和11.4 pC/N。该晶体不仅具有较好的压电性能，同时具有纯的面切变振动模态，表明该晶体在压电传感技术领域具有潜在应用。
稀土磷酸盐 提拉法 压电性能 YbBa3(PO4)3 YbBa3(PO4)3 rare earth phosphate Czochralski method piezoelectric property
1 山东大学 晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
2 山东本源晶体科技有限公司, 山东 济南 250000
作为重要的无损检测器件, 压电超声换能器已广泛应用于国民经济的各个领域。随着现代工业技术特别是航空航天、核电能源和智能制造等工业技术的发展, 各类工矿环境对压电换能器的性能提出了更高的要求, 迫切期望压电换能器能在宽温域范围内稳定地监测设备的运转状况, 提前预警, 避免重要设备的结构性损坏。宽温域响应的压电超声换能器是目前压电器件技术领域的前沿性研究内容, 该文重点介绍了能够工作在宽温域范围内的压电超声换能器及其结构, 阐述了压电超声换能器在无损探伤方面的独特优势。
压电超声换能器 宽温域 高温 无损检测 piezoelectric ultrasonic transducer wide temperature range high temperature nondestructive test
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
2 Key Laboratory of Functional Crystal Materials and Device (Shandong University), Ministry of Education, Jinan 250100, China
With tin diselenide (SnSe2) film as a saturable absorber (SA), the passively Q-switched self-frequency doubling (SFD) lasers were realized in Nd3+:ReCa4O(BO3)3 (Re = Y, Gd) crystals. For Nd:YCa4O(BO3)3 crystal, the maximum average output power at 532 nm was 19.6 mW, and the corresponding pulse repetition frequency, pulse duration, single pulse energy, and peak power were 17.6 kHz, 91.9 ns, 1.1 μJ, and 12.1 W, respectively. For Nd:GdCa4O(BO3)3 crystal, these values were 14.5 mW, 22.1 kHz, 48.7 ns, 0.66 μJ, and 13.5 W.
140.3580 Lasers, solid-state 140.3540 Lasers, Q-switched 160.4236 Nanomaterials 160.4330 Nonlinear optical materials Chinese Optics Letters
2019, 17(6): 061402
