弛豫铁电单晶的生长、性能及应用

关键词： 弛豫铁电单晶； 晶体生长； 压电性能； 热释电性能； 压电换能器； 热释电探测器； 磁敏传感器 中图分类号： O782 文献标识码： A 985X（ 2012 ） S1003611 文章编号： 1000-
Growth，Properties and Applications of Relaxorbased Ferroelectric Single Crystals
* （ 500 K， 12． 5 Hz， 25 ħ ） 达到 14540 V / W， 12． 5 Hz， 25 ħ ） 达到 1． 07 ˑ 10 9 cmHz1 /2 W － 1 ； 利用 比探测率 D （ 500 K， － 1 /2 PMNT 单晶制作了低噪声、 。 高灵敏度的交变弱磁传感器， 探测性能达到 1 pT·Hz
Abstract： Relaxorbased ferroelectric single crystals as a kind of multifunctional material are widely used in transducers and pyroelectric detectors as their excellent piezoelectric and pyroelectric performances． xPbTiO3 （ PMNT ） and ternary xPb （ In1 /2 Nb1 /2 ） O3 yPb （ Mg1 /3 Mass production of Pb （ Mg1 /3 Nb2 /3 ） O3 Nb2 /3 ） O3 zPbTiO3 （ PIMNT ） single crystals with a Bridgman method was reported． The piezoelectric， pyroelectric and electricoptical performances of PMNT single crystals are much more excellent than traditional ceramics with the composition near morphotropic phase boundaries． Compared with PMNT crystal，PIMNT crystals can be used in a more broad range of device applications due to their high Curie temperature Tc and large coercive fields Ec． The phase transitions and domain structures of PMNT are investigated． Medical ultrasonic transducer is made by PMNT single crystals and the composite materials． the performances of the transducer are higher than that of PZT ceramics． The energy harvesting is manufactured by PMNT to achieve the collection of mechanical energy effectively． Pyroelectric infrared detectors are made base on the Mn doped PMNT single crystals，for which the voltage response rate R v 14540 V / W （ 500 K， 12． 5 Hz，25 ħ ） and the specific detectivity D *
LI Xiaobing，ZHAO Xiangyong，LUO Haosu，LIN Di，XU Haiqing，WANG Sheng，REN Bo， DI Wenning，ZHANG Yaoyao，LIU Linhua
（ Key Laboratory of Inorganic Functional Material and Device， Shanghai Institute of Ceramics， Chinese Academy of Sciences， Shanghai 201800， China）
第 41 卷 增刊 2012 年 8 月
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JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS
Vol． 41 Supplement August， 2012
弛豫铁电单晶的生长 、 性能及应用研究
李晓兵， 赵祥永， 罗豪甦， 林 迪， 徐海清， 王 升， 任 博， 狄文宁， 张耀耀， 刘林华
（ 中国科学院上海硅酸盐研究所， 中国科学院无机功能材料与器件重点实验室， 上海 201800 ）
摘要： 弛豫铁电单晶因其具有优异的压电和热释电性能而成为下一代高性能压电换能器和红外热释电探测器用的 xPbTiO3 ） ， 高质量的弛豫铁电单晶 PMNT （ Pb （ Mg1 /3 Nb2 /3 ） O3 以及 多功能材料。利用坩埚下降法生长出了大尺寸 、 yPb（ Mg1 /3 Nb2 /3 ） O3 zPbTiO3 ） 单晶。系统研究了其组分诱导相变 、 电场诱导相 高居里点 PIMNT（ xPb（ In1 /2 Nb1 /2 ） O3 变规律， 以及相结构、 畴结构对晶体高压电性能的影响 。 系统表征了 PMNT 单晶的力学、 电学、 压电、 和热释电性 能。系统研究了 PMNT 单晶及掺杂改性的 PMNT 单晶的结构和性能。 利用弛豫铁电单晶 PMNT 及其复合材料制 其性能相比于 PZT 陶瓷制作的换能器有大幅度提高； 利用 PMNT 制作了压电能量收集器， 实 作了医用超声换能器， 现了高能量密度的机械振动能量收集； 利用 Mn 掺杂的 PMNT 单晶制作了热释电红外探测器， 其电压响应率 R v