(K, Na)NbO3铁电陶瓷存在低温相变的证据

《Scripta Materialia》：Evidence for a low-temperature phase transition in (K, Na)NbO3 ferroelectric ceramics

　　

摘要

基于钾钠铌酸盐（K, Na）NbO₃（KNN）的无铅铁电材料在多态相界附近展现出优异的压电性能，但其低温下的相变顺序一直不明确。本研究通过多种实验技术及第一性原理计算对（K_0.48Na_0.52）NbO₃陶瓷进行了研究。研究结果表明，除了常规的Amm₂向R_3m的相变之外，在20至60开尔文之间还存在另一种相变。这种相变具有约16开尔文的温度滞后现象，其特征为微弱的介电异常、拉曼谱线的宽化，以及太赫兹-红外光谱中出现新的声子模式，这些均表明存在与氧八面体倾斜和晶胞倍增相关的结构变化。第一性原理计算证实，在低温条件下，具有不同相位倾斜的R_3c相在更低体积下比R_3m更具能量优势。这项研究明确了KNN材料的低温相变顺序，并确定R_3c相为其基态，为该材料在低温领域的应用及材料设计提供了依据。

章节要点

CRediT作者贡献说明

吕翔：概念设计、数据整理、定量分析、资金获取、实验研究、方法设计、项目管理、资源协调、软件使用、实验监督、结果验证、可视化处理、初稿撰写、论文审阅与修改。基里尔·V·日维捷夫：实验研究、可视化处理、数据整理。米哈伊尔·V·塔拉诺夫：概念设计、可视化处理、数据整理、初稿撰写、论文审阅与修改。弗拉基斯拉夫·I·科兹洛夫：实验研究。马晓丽：

数据获取方式

数据可应要求提供。

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吕翔：论文审阅与修改、初稿撰写、可视化处理、结果验证、实验监督、软件使用、资源协调、项目管理、方法设计、实验研究、资金获取、定量分析、数据整理、概念设计。基里尔·V·日维捷夫：可视化处理、实验研究、数据整理。米哈伊尔·V·塔拉诺夫：论文审阅与修改、初稿撰写、可视化处理、数据整理、概念设计。弗拉基斯拉夫·I·科兹洛夫：实验研究。马晓丽：软件使用，

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。

致谢

本研究得到了四川省自然科学基金（项目编号2026NSFSC0309）、国家自然科学基金（项目编号U23A20567）以及中国国家重点研发计划（项目编号2025YFA1411500）的支持。作者感谢四川大学分析测试中心的王慧女士在实验测量方面提供的帮助，以及埃琳娜·朱科娃女士在太赫兹-红外光谱处理方面的协助。此外，该研究还得到了俄罗斯科学界的支持。

吕翔|基里尔·V·日维捷夫|米哈伊尔·V·塔拉诺夫|弗拉基斯拉夫·I·科兹洛夫|马晓丽|崔安阳|谭志|吴嘉刚