Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3晶体三方相的压电性能研究

以坐标系二次旋转为理论基础研究了PMN-0.33PT晶体三方相的常用压电模量d15、d24、d31、d33、d36和机电耦合系数k15、k24、k31、k33、k36在三维空间的变化规律.通过MATLAB编程求得以上各系数关于坐标系旋转角度的函数表达式,绘制出了它们的三维空间分布图,并一一求得这些系数的最大值,以及与最大值相对应的旋转角.发现除d33和k33外,d31、d36、k31和k36也在空间变化显著.d31和k31旋转后的最大值比原坐标系下的数值分别扩大了15倍和6倍,对应的旋转角分别为(-4.5°/90°)、(22.5°/270°).d36 和k36在原坐标系下不存在,经旋转后的最大值可分别达到1340 pC/N 和0.73.该研究结果对PMN-0.33PT晶体在压电传感器、换能器中的应用具有重要的理论价值.     

不同温度下Ga3PO7晶体的声表面波特性研究

针对Ga3PO7晶体的压电特性,利用克里斯托夫方程计算了0～120℃范围内7个不同温度点的Ga3PO7的X、Y、Z切型传播角度为0°～ 180°的声表面波速度、机电耦合系数、能流角.结果表明,Z切型的Ga3PO7晶体受温度的影响较大,X和Y切型的温度稳定性相对Z切型较好,且这两种切型的SAW传播速度都与石英晶体相当.X切型中最佳传播角度情况下的机电耦合系数为0.532;,是石英晶体的2倍,而Y切型中最佳情况下的机电耦合系数可以达到1.041;,是石英晶体的4倍多.     

CNGS和CTGS新型压电晶体的声表面波特性研究

本文计算了CNGS和CTGS压电晶体的X,Y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数及能流角,并与LGS晶体进行了比较,计算结果表明了CNGS和CTGS同LGS一样,同样具有声表面波速度低、机电耦合系数大、存在能流角为零的切型等优点,同时总结出声表面波特性比较好的切型,为CNGS和CTGS的声表面波应用提供了理论依据.     

不同温度下KTP晶体的声表面波特性研究

针对KTP晶体的压电特性,利用克里斯托弗方程计算了20 ～ 140℃温度范围内Z切型传播角度为0～180°的声表面波速度、机电耦合系数、能流角.结果表明,在20℃,能流角为0°,传播角为90°的情况下,机电耦合系数最高达0.675;,是石英晶体的3倍左右;在140℃,能流角为0°,传播角为90°的情况下,机电耦合系数达到0.60;,约为石英晶体的2倍.     

La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14高温压电晶体材料的声表面波特性研究

本文计算了La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14(x＝0,0.3,O.5)压电晶体的X,y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数及能流角.计算结果表明了La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14(LTGAx)具有声表面波速度低、机电耦合系数大、存在能流角为零的切型等优点,同时总结出y切型为声表面波特性比较好的切型,为LTGAx(x＝0,O.3,0.5)晶体的声表面波应用提供了理论依据.     

Ga3PO7晶体结构及声表面波特性研究

本文采用第一性原理方法研究了磷酸三镓(Ga3PO7)晶体的几何结构和电子结构.计算了该晶体X,Y,Z切型传播角度为0～180°的声表面波速度,机电耦合系数和能流角.第一性原理研究表明该晶体具有较强的共价键结构特征,其带隙为3.646 eV,属于直接带隙材料.计算结果表明其声表面波速度范围为3620 ～3850m/s,与石英晶体相当,但其Y切型的机电耦合系数最高可达1.075;,是石英晶体的三倍.     

CTAS和CNAS晶体的声表面波特性研究

本文计算了Ca3TaAl3Si2O14(CTAS)和Ca3NbAl3SiO14(CNAS)压电晶体的X,Y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数.计算结果表明:CTAS和CNAS机电耦合系数最高可达1.04;,是石英晶体(最大0.3;)三倍多,而CTAS晶体的声表面波速度(最小值约为3070 m/s)比石英(最小值为3200 m/s)小4.0;.给出声表面波特性比较好的切型,为CTAS和CNAS的声表面波应用提供了理论依据.     

LGAS晶体的微结构及声表面波特性研究

本文采用第一性原理计算了La3Ga5-xSiAlxO14 (LGAS)压电晶体几何结构、能带和态密度.并研究了其在X、Y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数及能流角.当x=0.5时,构建了La3Ga4.5SiAl0.5O14晶体的1×1×2超晶胞结构,发现A1原子替代2d四面体位置的Ga原子时体系总能量最低,体积最小,因此是最稳定的状态.与石英相比,LGAS具有声表面波速度较低、机电耦合系数较大且存在能流角为零的切型等优点.掺Al元素降低了成本但对结构和声表面波特性影响不大.Y切0是较好的切型,可用于制备声表面波器件.     

Sr3NbGa3Si2O14和Sr3TaGa3Si2O14压电晶体的声表面波特性研究

本文编程计算了Sr3NbGa3Si2O14(SNGS)和Sr3TaGa3Si2P14(STGS)压电晶体的X,Y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数及能流角,与现有实验结果符合的很好.计算结果指出SNGS的(90°,90°,167.5°)、(0°,90°,0°)和(0°,0°,90°),STGS的(90°,90°,170°)和(0°,90°,0°)切型具有机电耦合系数大、能流角为零等优点,制作声表面器件可以优先考虑这些切型.     

(111)取向0.7PMN-0.3PT薄膜机电耦合性能

铁电薄膜由于其优异物理性能,而被广泛应用于微电子、光电子、微机电领域。在铁电薄膜理论研究方面,热力学理论可以有效地预测铁电薄膜的相结构、极化特性和机电性能等,且已在(001)取向铁电薄膜的研究中取得了较好的应用,而对于(111)取向铁电薄膜的研究报道非常少。因此,本文通过对序参量坐标转换的方法,构建了(111)取向薄膜的热力学势能函数及其机电性能计算方法。基于此,研究了(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构及其机电性能。研究结果表明,(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构主要存在沿晶轴方向三个极化可互换的对称相:顺电相PE、菱方相R和单斜相M_A(或M_B)。在应变和外电场的调控下,(111)取向0.7PMN-0.3PT薄膜展现出优良的机电性能,在R和M_A相变点处,介电常数ε11、ε22、ε33和面外压电系数d33取得了极大值。在外电场E₃分别为0、50 kV/cm、100 kV/cm和200 kV/cm时,面外介电常数ε33的峰值分别为4 382、2 646、2 102和1 600,面外压电系数d33的峰值分别为303.8 pm/V、241.9 pm/V、219.7 pm/V和195.1 pm/V。应变和外电场能够较好地调控薄膜的机电耦合性能,可为优异机电耦合性能的器件制备提供参考。