西安交大&宾州州立最新Nature: 具有超高压电性能的透明铁电晶体

nanoCJ 4年前 (2020-01-15) 6732浏览

【引言】

透明的压电材料在超声光学器件如光声成像换能器以及可用于触觉应用的透明致动器的制备方面蕴含着巨大的应用价值。然而，由于大多数高性能压电材料都是内部存在高密度光散射畴壁的铁电体，因此制备同时具有高压电性和优异透明度的结构一直被认为是艰巨的挑战。

【成果简介】

西安交大的李飞、徐卓以及美国宾州州立大学的陈龙庆（共同通讯作者）等人联合报道制备了性能优异的透明压电材料。通过相场模拟和实验，研究人员利用交流电场设计构建了原本不透明的斜方Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PMN-PT)晶体，同时产生了接近理论极限的透光性以及超高的压电性能。研究人员对该种晶体进行了性能检测，其压电系数d₃₃超过2100Pc/N，机电耦合系数k₃₃则达到了94%左右，而电光系数γ₃₃则为220pm/V。研究人员还发现，晶体的压电性能能够随着畴尺寸的增大而提高，挑战了 “低畴尺寸导致高压电性能”这一传统认知，为杂化器件的设计和制备提供了新的思路。2020年01月15日，相关成果以题为“Transparent ferroelectric crystals with ultrahigh piezoelectricity”的文章在线发表在Nature上。