【摘 要】
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钛酸铋钠(Na1/2Bi1/2TiO3,NBT)基无铅铁电单晶具有优异的压电性能(Mn:NBBT,d33500 pC/N,S1%),有望取代目前广泛应用的PZT陶瓷材料,广泛地应用于大应变制动器等许多高性能压电
【机 构】
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中科院上海硅酸盐研究所; 澳大利亚核科学与技术组织布拉格研究所;
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钛酸铋钠(Na1/2Bi1/2TiO3,NBT)基无铅铁电单晶具有优异的压电性能(Mn:NBBT,d33500 pC/N,S1%),有望取代目前广泛应用的PZT陶瓷材料,广泛地应用于大应变制动器等许多高性能压电器件之中。我们利用顶部籽晶提拉法（TSSG）成功生长出了高质量、大尺寸NBBT单晶,并利用中子弹性散射研究了NBBT单晶中纳米极性微区（PNRs）的空间构造,以及组分及温度对PNRs结构的影响规律。发现了NBT具有沿<001>pc方向不同于铅基压电材料的"L"型的散斑,对应在实空间中存在片层状沿（100）面分布的极性纳米微区（PNRs）。随温度升高,PNRs的尺寸基本不变,在650K（TB）左右消失;随BI组分增加,散斑由沿<001>pc方向的"L"型转变为沿<011>pc方向的椭球形,反应PNRs分布由（001）转向（111）。室温下NBT,NBBT5及NBBT7.5中的PNRs的尺寸分别为13 A,75 A,及13 A。此外,利用中子非弹性散射方法研究了NBT单晶声子模软化过程以及Waterfall效应,并据此建立了温度变化过程中晶格振动模变化与PNRs演变过程的关系,从微观角度揭示了铁电固溶体单晶高压电响应以及介电弛豫特性的本质。
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