مجلۀ پژوهش فیزیک ایران

رشد و مشخصه‌یابی ساختاری و پیزوالکتریکی تک‌بلور فروالکتریک واهلش‌گر PIN-PMN-PT آلاییده با منگنز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

هادی پاپی
محسن یزدان مهر
حسین کریمی
حسن احمدوند

مجتمع دانشگاهی علوم کاربردی نوین، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

https://doi.org/10.47176/ijpr.25.2.12039
چکیده
تک­بلورهای فروالکتریک واهلش­گر خانوادۀ PMN-PT، پتانسیل زیادی برای به‌کارگیری در محرک­ها و مبدل­های الکتروآکوستیکی مبتنی بر مواد پیزوالکتریک دارند. در این مقاله، تک­بلور پیزوالکتریک Mn:PIN-PMN-PT با فرمول شیمیایی 24[Pb(Nb1/2In1/2)O3]-42[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-34PbTiO3 
آلاییده شده با 2% مولی Mn، با قطر 2 و طول 5 سانتی­متر، با استفاده از روش مذاب بریجمن عمودی رشد داده شد. نتایج پراش اشعۀ ایکس به روش‌های لاوه و XRD نشان داد که بلور به دست آمده به صورت تک­بلور یکدست و در راستای بلورین [001] رشد کرده است. دمای کوری نمونۀ تک بلور برابر با 150 درجه سانتی­گراد بود که با استفاده از اندازه­گیری منحنی ثابت دی­الکتریک بر حسب دما استخراج گردید. برازش داده­های منحنی ثابت دی­الکتریک با قانون کوری-وایس اصلاح شده، واهلش­گر بودن این تک­بلور را تایید کرد. نتایج اندازه­گیری حلقۀ پسماند دی­الکتریکی نشان داد که این تک­بلور دارای میدان وادارندگی  kV/cm 5/3 و قطبش الکتریکی اشباع µC/cm2 30 است. مقدار ضریب بار پیزوالکتریک (33d) برای تک­بلور رشد داده شده، برابر با pC/N 1455 اندازه­گیری شد.

کلیدواژه‌ها

تک‌بلور
رشد بلور
بریجمن
پیزوالکتریک واهلش‌گر
مبدل الکتروآکوستیکی
موضوعات

عنوان مقاله English

Crystal growth and structural and piezoelectric characterizations of relaxor ferroelectric Mn:PIN-PMN-PT

نویسندگان English

Hadi Papi
Mohsen Yazdanmehr
Hossein Karimi
Hassan Ahmadvand
Faculty of Applied science, Malek Ashtar University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده English

The relaxor ferroelectric single crystals of PMN-PT family have great potential for applications in piezoelectric actuators and transducers. In this paper, Mn:PIN-PMN-PT piezoelectric single crystal with the chemical formula 24[Pb(Nb1/2In1/2)O3]-42[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-34PbTiO3 doped with 2 mol% Mn, with a diameter of 2 and a length of 5 cm was grown using the Bridgman method. The results of X-ray diffraction by the Lave and XRD methods showed that the obtained crystal was grown as a uniform single crystal along the [001] crystallographic direction. The Curie temperature of the single crystal sample was 150 °C, which was extracted by measuring the dielectric constant curve as a function of temperature. Fitting the dielectric constant curve data with the modified Curie-Weiss law confirmed the relaxor behavior of this single crystal. The results of the P-E loop measurement showed that this single crystal had a coercive field of 3.5 kV/cm and a saturation electric polarization of 30 µC/cm2. The grown single crystal had a piezoelectric charge coefficient of 1455 pC/N.

کلیدواژه‌ها English

Single Crystal
Crystal Growth
Bridgman
Relaxor Piezoelectric
ٍ Electroacoustic Transducer
  1. W Y Chang, et al., 2023 IEEE (IUS) (2023) 1.
  2. Z Chen, et al., CrystEngComm. 24 (2022) 837.
  3. C Deng, et al., Adv.Materials 33 (2021) 2103013.
  4. F Tian, Y Liu, R Ma, F Li, Z Xu, and Y Yang, Applied Acoustics 175 (2021) 107827.
  5. W Tian, Z Ling, W Yu, and J Shi, Applied Sciences 8 (2018) 645.
  6. H Lexian, M H Hemati, and M. H. GhezelAyagh, JICerS. (in Persian) 18 (2023) 57.
  7. F Li, et al., Journal of Applied Physics 120 (2016) 074105.
  8. S Zhang, et al., Progress in materials science 68 (2015) 1.
  9. H Wang, et al., Review of Scientific Instruments 88 (2017) 116103.
  10. J Zhao, et al., Journal of Alloys and Compounds 816 (2020) 152500.
  11. J Chen and R Panda, IEEE Ultrasonics Symposium 1 (2005) 235.
  12. Z Zhang, et al., Sensors and Actuators A: Physical 283 (2018) 273.
  13. N Li, et al., ACS nano 13 (2019) 2822.
  14. Z W Yin, H S Luo, P C Wang, and G S Xu, Ferroelectrics 229 (1999) 207.
  15. X Zhao, et al., Materials Science and Engineering: B 96 (2002) 254.
  16. P Sun, et al., " IEEE Trans. on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 56 (2009) 2760.
  17. H Guo, K Song, Z Li, S Fan, and Z Xu, Journal of Advanced Dielectrics 10 (2020) 2050001.
  18. H P Kim, et al., Journal of the Korean Ceramic Society (2024) 1.
  19. X Qi, et al., Ceramics International 42 (2016) 15332.
  20. X Qi, et al., Ceramics International 43 (2017) 16819.
  21. B H Watson, et al., Journal of the American Ceramic Society 103 (2020) 6319.
  22. M J C Es-Souni, Crystals 14 (2024) 236.
  23. R Xiao, et al., Journal of Materials Science & Technology 240 (2026) 19.
  24. Z Li, et al., Journal of Crystal Growth 468 (2017) 331.
  25. K Song, et al., Journal of Alloys and Compounds 851 (2021) 156145.
  26. D Lin, Z Li, F Li, Z Xu, and X Yao, Journal of Alloys and Compounds 489 (2010) 115.
  27. D Wang, M Cao, and S Zhang, Journal of the European Ceramic Society 32 (2012) 433.
  28. L Luo, W Li, Y Zhu, and J J Wang, Solid state communications 149 (2009) 978.
  29. Y Liu, et al., Journal of Alloys and Compounds 742 (2018) 958.
  30. K Echizenya, N. Noda, and H. J. C. Noro, Crystals12 (2022) 1183.
  31. T d C Fernandes, et al., Materialia 32 (2023) 101935.
  32. K T Zawilski, et al., Journal of Crystal Growth 258 (2003) 353.
  33. Y Yang, et al., Journal of the American Ceramic Society 105 (2022) 4180.
  34. D Damjanovic, Reports on progress in physics 61 (1998) 1267.
  35. L E Cross, Ferroelectrics 76 (1987) 241.
  36. H Papi, et al., J. of Mag. and Mag. Mat. 521 (2021) 167484.
  37. L Baasandorj and Z J C Chen, Crystals12 (2021) 56.
  38. M W Hooker, No. NAS. 26 (1998) 208708.

XML
اصل مقاله 734.47 K
فایل‌های تکمیلی/اضافی
8-Papi-ABS EA.pdf

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما

تحت نظارت وف بومی