作者单位
摘要
广东工业大学 省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室, 广东 广州 510006
与其他压电材料相比, 1-3型压电单晶复合材料具有优异的压电性能和更匹配的声学特性, 更有利于制备出性能优异的超声换能器。该文通过有限元软件COMSOL对复合材料的振动模态及阻抗特性进行了系统的研究, 同时采用皮秒激光制备了高频1-3型Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PIN-PMN-PT)铁电单晶/环氧树脂复合材料,并进行了性能表征。该1-3复合材料机电耦合系数为0.65, 声阻抗为19.96 MRayls。该复合材料可用于制备高频超声换能器, 结果表明, 换能器中心频率为17.68 MHz, -6 dB带宽为84.38%, 插入损耗为-25.4 dB。
1-3型压电复合材料 Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PIN-PMN-P 皮秒激光 超声换能器 有限元 1-3 piezoelectric composite Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PIN-PMN-P picosecond laser ultrasonic transducer finite element analysis 
压电与声光
2023, 45(2): 288
Author Affiliations
Abstract
Shandong Provincial Key Laboratory of Preparation and Measurement of Building Materials, University of Jinan, Jinan 250022, P. R. China
BiScO3–PbTiO3 binary ceramics own both high Curie temperature and prominent piezoelectric properties, while the high dielectric loss needs to be reduced substantially for practical application especially at high temperatures. In this work, a ternary perovskite system of (1–xy)BiScO3yPbTiO3xBi(Mn2/3Sb1/3)O3 (BS–yPT–xBMS) with x = 0.005, y = 0.630–0.645 and x = 0.015, y = 0.625–0.640 was prepared by the traditional solid-state reaction method. The phase structure, microstructure, dielectric/piezoelectric/ferroelectric properties were studied. Among BS–yPT–xBMS ceramic series, the BS–0.630PT–0.015BMS at morphotropic phase boundary possesses the reduced dielectric loss factor (tanδ = 1.20%) and increased mechanical quality factor (Qm = 84), and maintains a high Curie temperature ( TC = 410°C) and excellent piezoelectric properties (d33 = 330 pC/N) simultaneously. Of particular importance, at elevated temperature of 200°C, the value of tanδ is only increased to 1.59%. All these properties indicate that the BS–0.630PT–0.015BMS ceramic has great potential for application in high-temperature piezoelectric devices.BiScO3–PbTiO3 binary ceramics own both high Curie temperature and prominent piezoelectric properties, while the high dielectric loss needs to be reduced substantially for practical application especially at high temperatures. In this work, a ternary perovskite system of (1–xy)BiScO3yPbTiO3xBi(Mn2/3Sb1/3)O3 (BS–yPT–xBMS) with x = 0.005, y = 0.630–0.645 and x = 0.015, y = 0.625–0.640 was prepared by the traditional solid-state reaction method. The phase structure, microstructure, dielectric/piezoelectric/ferroelectric properties were studied. Among BS–yPT–xBMS ceramic series, the BS–0.630PT–0.015BMS at morphotropic phase boundary possesses the reduced dielectric loss factor (tanδ = 1.20%) and increased mechanical quality factor (Qm = 84), and maintains a high Curie temperature ( TC = 410°C) and excellent piezoelectric properties (d33 = 330 pC/N) simultaneously. Of particular importance, at elevated temperature of 200°C, the value of tanδ is only increased to 1.59%. All these properties indicate that the BS–0.630PT–0.015BMS ceramic has great potential for application in high-temperature piezoelectric devices.
High-temperature piezoelectric ceramics BiScO3–PbTiO3 morphotropic phase boundary Bi(Mn2/3Sb1/3)O3 
Journal of Advanced Dielectrics
2022, 12(6): 2250017
作者单位
摘要
桂林理工大学 材料科学与工程学院, 桂林 541004
PbTiO3是一种重要的铁电功能材料, 但压力对其结构、稳定性、力学和热力学性能的影响尚不明确, 从而限制了其在电子通讯领域的应用。本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了压力下四方铁电相钛酸铅(TP-PTO)、立方顺电相钛酸铅(CP-PTO)、四方前驱体相钛酸铅(PP-PTO)结构和热物性质。研究发现, 三种结构可压缩性由大到小依次为PP-PTO>TP-PTO>CP-PTO。能带结构和态密度均表明PTO在研究的压力范围内未发生相变。PTO带隙随着压力增大逐渐降低, TP-PTO在20 GPa由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体, 其余两相在压力下恒为直接带隙半导体。PTO在0~30 Gpa范围力学稳定, 且具有各向异性, 其综合力学性能随着压力的增加而增强, 各向异性则是先降低后升高。通过准谐德拜近似理论研究了温度和压力对PTO德拜温度、熵、热容的影响, 结果表明德拜温度随着温度上升而下降, 随着压力增大而上升, 反映出共价键强度依次为CP-PTO>TP-PTO> PP-PTO。熵和热容随着温度上升而上升, 随着压力的增大而下降。
钛酸铅 电子结构 弹性力学 第一性原理 PbTiO3 electronic structure elastic mechanics first-principles 
无机材料学报
2022, 37(7): 787
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
2 西安电子科技大学 微电子学院, 陕西 西安 710071
针对高温超声检测技术的应用需求, 该文研究了基于钪酸铋-钛酸铅(BS-PT)基高温压电陶瓷材料的高温超声换能器。利用PiezoCAD器件仿真软件设计并制作了一款1 MHz的高温压电超声换能器, 且在200 ℃下对该器件的电学和声学性能进行了测试和分析。结果表明, 随着测试温度的升高, 换能器的脉冲回波幅值虽略有降低, 但其中心频率、带宽变化不明显, 带宽仍保持在20%左右。该文设计并制备的BS-PT基高温压电超声换能器可以在200 ℃环境中正常稳定工作。
钪酸铋-钛酸铅(BS-PT) 压电陶瓷 高温 超声换能器 BiScO3-PbTiO3(BS-PT) piezoelectric ceramics high temperature ultrasonic transducer 
压电与声光
2022, 44(3): 431
作者单位
摘要
1 中国科学院声学研究所 声场声信息国家重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
压电微机械超声换能器(PMUT)在医疗阵列成像、手势识别、内窥成像、指纹识别等领域有着重要的应用, 而灵敏度等性能是影响其成像质量的主要因素。该文对基于PMN-PT圆形压电复合振动膜的压电微机械超声换能器等效电路模型进行分析, 并通过有限元法研究了压电层PMN-PT厚度对PMUT的发射电压响应、接收灵敏度的影响。仿真结果表明, 当压电层厚度为4.5 μm(厚度为基底厚度的90%)时, 换能器的发射电压响应级最大, 达到191.6 dB, 接收灵敏度级随厚度的增加基本呈线性上升趋势; 当压电层厚度为5.1 μm(厚度为基底厚度的102%)时, 回路增益(损耗)最大, 达到-64.50 dB。
PMN-PT薄膜 回路增益(损耗) 接收灵敏度 发射电压响应 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT) thin film PMUT PMUT loop gain (loss) receiving sensitivity transmitting voltage response 
压电与声光
2022, 44(3): 403
作者单位
摘要
1 西安交通大学 电信学部,电子与科学工程学院,电子陶瓷与器件教育部重点实验室,陕西 西安710049
2 中国科学院 福建物质结构研究所,福建 福州 350002
折射率是光学晶体的基本参数,准确测定晶体的折射率能够为晶体的电光、声光、非线性应用提供基本计算参数和实验参量。为了准确测定Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)晶体在可见光和近红外波段的折射率系数,搭建了激光自准直折射率测量系统,对纯铌酸锂晶体的折射率测试结果与现有文献报道误差小于1/1 000,使用该系统对沿<001>极化的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.39PbTiO3(PMN-0.39PT)单畴晶体进行了测定,得到了单畴的PMN-0.39PT晶体在波长分别为594 nm、633 nm、1 150 nm和1 520 nm时的折射率和色散方程,测量结果与现有文献规律性一致。结果表明该方法可用于准确快速测定新型电光晶体折射率。
激光自准直法 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)单晶 折射率测量 laser autocollimation PMN-PT single crystal refractive index measurement 
压电与声光
2022, 44(1): 139
作者单位
摘要
桂林理工大学材料科学与工程学院,桂林 541004
本文利用第一性原理方法计算并分析了体积应变(-11%~11%)对立方顺电相PbTiO3的结构、稳定性、电子结构和光学性质的影响。研究发现体积应变后PbTiO3形成焓增大,稳定性下降,其中压应变对其稳定性的影响比拉应变大。当受到拉伸应变时,立方PbTiO3由直接带隙半导体变为间接带隙半导体,且带隙随应变增大呈先增大后降低的趋势。在发生压应变时,从复介电函数、复折射率及吸收系数的分析结果可知,在自然光照下PbTiO3的光吸收能力仅在个别波段有所增大,但总体呈减弱趋势,当产生拉伸应变时,介电峰、吸收峰红移,表明PbTiO3在可见光范围内光吸收能力增强,并且当应变增大到11%时,PbTiO3的吸收能力远高于本征立方相。
钛酸铅 体积应变 电子结构 光学性质 第一性原理 能带结构 PbTiO3 volume strain electronic structure optical property first-principle band structure 
人工晶体学报
2022, 51(1): 85
Author Affiliations
Abstract
Institute of Optoelectronic Materials and Devices, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
Up-convertion (UC) perovskite Er3+-doped PbTiO3 (Er-PTO) nanoparticles with green and red emissions were synthesized via the hydrothermal method. The UC properties were manipulated by adjusting the concentration of Er3+ ions dopant. The green emission intensity was decreased as the doping concentration increased from 1% to 4% (mole fraction), whereas the red emission intensity was increased. The influences of Er3+ ions on the temperature-sensing performance were further investigated. The results demonstrated that Er-PTO nanoparticles with doping 1% Er3+ ions possessed a sensitivity of 3.1 × 10-3 K-1 at 475 K, presenting a high potential in optical heating devices.
perovskite PbTiO3 doping up-conversion temperature sensor 
Chinese Optics Letters
2021, 19(2): 021601
作者单位
摘要
1 铜仁学院物理与电子科学系, 贵州 铜仁 554300
2 上海交通大学物理系区域光纤通信网和新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
3 菲尼萨光电通讯有限公司, 上海 201201
根据对称金属包覆电光波导中本征损耗与古斯亨兴(Goos-Hnchen)位移的理论公式,导出了古斯亨兴位移与作用于波导两侧电压的二次关系公式。用622 μm厚度的四方相铌镁酸铅钛酸铅(PMN-PT)透明电光陶瓷片作为导波层制备了对称金属包覆波导,测量了古斯亨兴位移与作用于波导两侧电压的关系曲线,计算了所用透明电光陶瓷片的二次电光系数。实验结果与理论分析一致。
非线性光学 古斯亨兴位移 光波导 四方相铌镁酸铅钛酸铅 
中国激光
2011, 38(9): 0906001
作者单位
摘要
中国科学院上海硅酸盐研究所,上海,201800
采用改进的Bridgman法生长出了大尺寸高质量的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMNT)单晶,并发现了PMNT单晶具有非常大的热释电响应.为探索高性能的热释电材料,提高现有红外探测器的性能,对PMN-PT的热释电性能、及其在红外探测器中的应用进行了系统的研究.研究表明:PMNT单晶具有优异的热释电性能,其综合性能优于传统的热释电材料.用PMNT单晶制备出了的红外探测器.电压响应率和比探测率分别为Rv=211 V/W,D*=1.06×108 cm·Hz1/2·W-1,器件性能能够基本满足使用要求,同时也表明PMNT单晶有望在高性能的红外探测及成像器件中得到实际应用.
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3单晶 热释电 红外探测器. 
红外与激光工程
2008, 37(1): 30

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