PIN-PMN-PT透明陶瓷中居里温度和压电性能的协同增强

《Journal of the American Ceramic Society》：Synergistic enhancement of Curie temperature and piezoelectric properties in PIN?PMN?PT transparent ceramics

采用Sm3+/La3+共掺杂优化25-PIN-41-PMN-34-PT陶瓷性能，实现172°C高居里温度与730 pC/N优异压电响应，机电耦合系数达0.62，通过调控晶界和抑制氧空位提升性能。

　　

摘要

具有高压电系数（d₃₃）和优异机电耦合系数（k_p）的透明压电陶瓷对于电声和电光传感器的应用至关重要。虽然25 Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃–41 Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃–34PbTiO₃（PIN–PMN–PT）陶瓷具有良好的光学透过率，但同时实现高居里温度和优异的压电性能仍是一个挑战。本文采用双稀土元素Sm³⁺/La³⁺共掺杂方法来优化该陶瓷的性能。0.5% Sm/1.5% La的共掺杂组合表现出较高的居里温度（T_C = 172°C）、出色的压电响应（d₃₃ = 730 pC/N）和高的机电耦合系数（k_p = 0.62），在提高居里温度和压电性能方面取得了突破性进展。研究结果表明，优化的Sm³⁺/La³⁺共掺杂不仅改善了晶畴结构，还抑制了氧空位的形成，从而显著提升了压电性能。这项工作为开发用于下一代电声和电光传感器的高性能透明压电陶瓷提供了一种有效策略。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能会影响本文所述的工作。