铒掺杂PSN-PMN-PT织构化陶瓷通过晶体场工程实现巨压电性与优异热敏性的突破

【字体: 时间:2025年08月04日 来源:Small Methods 9.1

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  为解决多功能陶瓷中压电性与上转换发光(UC)性能协同调控的难题,研究人员创新性地提出织构化诱导晶体场工程策略。通过构建[001]c取向晶粒(Lotgering因子F001~99.2%),在Er3+掺杂PSN-PMN-PT陶瓷中实现压电常数d33~1120 pC N?1与热灵敏度(Sa=0.0043 K?1)的双重突破,为光电集成器件开发提供新思路。

  

这项研究在多功能陶瓷领域取得重要突破——通过巧妙的织构化策略调控晶体场环境,让铒(Er3+)掺杂的PSN-PMN-PT(铅钪铌酸镁钛酸铅)陶瓷同时化身"性能怪兽"和"温度侦探"。

科研团队像精准的晶体建筑师,通过[001]c晶向织构技术(取向度高达99.2%),在陶瓷内部搭建特殊的三维结构。这种设计产生双重魔法:一方面促进极化旋转路径畅通无阻,让压电性能飙升至1120 pC/N;另一方面打破B位离子局域对称性,使铒离子的上转换发光(UC)变身灵敏的温度计(热灵敏度达0.028 K-1)。

更有趣的是,材料展现出"自校准"超能力——晶体场调控的热耦合能级(TCLs)与压电-温度响应形成动态关联,就像内置了双重校验系统。这种智能材料为下一代微型化光电集成器件,特别是需要实时温度监控的精密传感器,打开了崭新的设计维度。

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