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新型压电单晶PMN-PT的性能及其在医用超声换能器中的应用

医用超声换能器中应用较多的压电材料长期以来一直是压电陶瓷。但是压电陶瓷是多晶体,使用频率受到限制,由于陶瓷抗拉强度低,本身性脆,具有一定时间的老化性,其参数随时间的增加和环境温度改变时变化显著,甚至影响正常使用。近年来新发现的弛豫铁电单晶压电材料(1-x)Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xPbTiO_3(简称PMN-PT)和(1-x)Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xPbTiO_3(简称PZN-PT),其中x为PbTiO_3的摩尔分数,具有比锆钛酸铅(Pb(Zr_(1-x)Ti_x)O_3,简称PZT)系压电陶瓷更高的机电耦合系数(k_(33)>92%)和压电系数d_(33)(~2000pC/N),介电损耗因子tan δ仅为PZT-5H陶瓷的1/3。压电单晶的介电损耗比较小,机电耦合系数大,频带宽等优异性能,使其在医用超声成像,尤其是新的谐波成像或多频成像技术中有着非常诱人的应用前景。在目前大尺寸  (本文共110页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

基于弛豫铁电单晶PMN-PT的新型器件研究

由于具有优异的压电性能和机电耦合性能,弛豫铁电单晶Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3(PMN-PT)如今已被广泛应用在医用超声换能器、水声换能器等压电器件中。然而作为一种杰出的铁电材料,它所具有的另外两种优异性能,即铁电性和热释电性,在实际应用中尚未得到充分发挥。挖掘压电器件之外的应用潜力,对于拓展这类材料在电子和其他高科技领域的应用市场具有重要意义。本论文以PMN-PT单晶为研究对象,针对其优异的铁电性能和热释电性能设计制作了几类新型器件,初步探索了铁电材料在信息技术领域的应用。以三方相PMN-26PT单晶替代传统场效应晶体管中的介电层,将单层二硫化钼转移至PMN-26PT单晶表面作为沟道材料,构筑了具有光热调控特性的三电极场效应晶体管。通过考察红外光强与沟道电流的关系并结合有限元分析研究了该原型器件的工作机理。PMN-PT单晶优异的热释电性能使得红外光子可以取代栅极电压对沟道电流进行远程调控。热释...  (本文共114页) 本文目录 | 阅读全文>>

《功能材料》2009年06期
功能材料

等静压力诱导的PMN-PT单晶介电弛豫特性研究

1引言弛豫铁电体是顺电-铁电相变属于弥散相变的铁电体。以Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTi O3(PMN-PT)为代表的铅基弛豫铁电材料是目前研究较多的弛豫铁电体材料。由于铅基弛豫铁电材料具有很高的介电常数、相对低的烧结温度和由“弥散相变”导致的较低电容温度变化率、大的电致伸缩系数和几乎无滞后的特点,使其在多层陶瓷电容器、新型电致伸缩器件、新型微位移器、执行器和机敏材料与器件方面有广阔的应用前景和开发潜力,引起广泛的研究兴趣[1,2]。在PMN-PT体系中,随PT含量增加,体系由三方相逐渐转变为四方相,在PT含量为32%~35%(摩尔分数)处存在一个准同型相界(MPB),配方位于此相界附近的材料具有优异的介电、压电和铁电性能,其单晶材料的压电常数超过2000pC/N,机电耦合系数高达92%以上,在声纳、B超、压电超声换能器和压电驱动器方面有广阔的应用前景[3,4]。当PT含量低于MPB相界成分时PMN-PT为三方相,表现...  (本文共3页) 阅读全文>>

《材料工程》2003年04期
材料工程

组分偏离对PMN-PT弛豫复合钙钛矿相合成的影响

弛豫型复合钙钛矿相(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(简写为(1-x)PMN-xPT)铁电材料是一类新型的电子信息功能材料。该类材料以其优异的压电、介电和电致伸缩性能[1],以及由“弥散相变”引起的较低电容温度变化率等诸多特性,使它成为医用成像系统,超声换能以及制造精密微位移器、致动器和智能器件的理想材料。自从1997年,美国科学[2]杂志报道了PZN-PT及PMN-PT固溶体的单晶材料具有非常优异的压电常数及机电耦合性能以来,这种弛豫型铁电材料受到了广泛的重视,成为当前铁电材料研究开发最热门的一个领域[3~4]。  为了获得高性能的弛豫铁电材料,必须首先获得单一钙钛矿相粉料,但对B位复合钙钛矿相的固溶体系PMN-PT,用传统的氧化物法很难得到不含焦绿石相的粉料。因此,从20世纪70年代开始,人们对钙钛矿化合物合成方法进行了一系列研究,并提出了不少合成方法。在这些合成方法中,比较成功的有溶胶-凝胶法[5]...  (本文共3页) 阅读全文>>

《无机材料学报》2001年04期
无机材料学报

相组成对PMN-PT陶瓷压电性能的影响

1引言 PMN-PT系统在其准同型相界区域,具有极其优越的压电性能、大的电致伸缩系数、良好的电场一应变回复性;作为一种潜在的用于高性能驱动器、传感器的材料而受到广泛的关注 I‘].学者们对 PMN.PT陶瓷的准同型相界所对应的化学组成及在此组成下的压电性能作了许多研究.然而,不同的作者所得到的研究结果之间有一些差异: Joe.Keily[‘1认为PMN-PT的 MPB在组成为 0.655PMN-0.345PT处; A.D.Hiltonl’], S.M.Gaptal‘1报道 MPB所对应的组成为0.65**N0.3田T,J.C.H。【叶S.w.h*…]及方菲【刀等认为(1—X)**NX*T的**B应在X为0.29和0,33的范围内,同时,在准同型相界处,最佳性能亦有较大差异,就压电系数内。而言,高的可达 720PC/N[’1,低的仅为 520PC/N18]. 对于具有菱方和四方铁电相结构的复合铁电体,如PZT、PMN-PT、PZN...  (本文共8页) 阅读全文>>

《材料研究学报》2000年S1期
材料研究学报

PMN-PT陶瓷的制备及介电性能

Ph(Mgl/3NbZ/3)O3(简称PMN)基陶瓷是近年来发展的一种新型功能陶瓷,具有较高的介电常数,相对低的烧结温度,弥散相变和频率色散等诸多特性,是新一代多层陶瓷电容器的最佳候选材料.由于它具有大电致伸缩效应及小电致应变滞后,回零性和重现性好等特点,在微位移器、致动器、机敏材料与器件等方面有广阔的应用前景[‘]. 用传统氧化物混合(CMO)法无法制备纯钙钛矿相结构的PNIN-PT陶瓷,常常产生恶化介电性能的焦绿石相.二次预合成(CPM)法[’]能抑制焦绿石相的产生,但工艺繁琐,预烧、烧结温度偏高.熔盐(。OltellS。It SyflthesiS, MSS)法 [‘]已被用来制备铅系弛豫铁电陶瓷,如**NK、***-**N问和***-*T汐’1.本文采用*。C卜*O熔盐法制备纯钙钛矿相结构的0.SPMN--02PT陶瓷,研究了制备工艺对介电性能的影响. 1实验方法1.1样品制备 将分析纯的PbO、MgO、NbZOS、TIO...  (本文共5页) 阅读全文>>