[发明专利]极性纳米工程化的弛豫PbTiOi铁电晶体

说明书

公开了弛豫PT基压电晶体，其包括通式(Pbsubgt;1‑1.5x/subgt;Msubgt;x/subgt;){[(Msubgt;I/subgt;,Msubgt;II/subgt;)subgt;1‑z/subgt;(Msubgt;I’/subgt;,Msubgt;II’/subgt;)subgt;z/subgt;]subgt;1‑y/subgt;Tisubgt;y/subgt;}Osubgt;3/subgt;，M是稀土阳离子；Msubgt;I/subgt;选自由Mgsupgt;2+/supgt;、Znsupgt;2+/supgt;、Ybsupgt;3+/supgt;、Scsupgt;3+/supgt;、和Insupgt;3+/supgt;组成的组；Msubgt;II/subgt;是Nbsupgt;5+/supgt;；Msubgt;I'/subgt;选自由Mgsupgt;2+/supgt;、Znsupgt;2+/supgt;、Ybsupgt;3+/supgt;、Scsupgt;3+/supgt;、Insupgt;3+/supgt;、和Zrsupgt;4+/supgt;组成的组；Msubgt;II’/subgt;是Nbsupgt;5+/supgt;或Zrsupgt;4+/supgt;；0＜x≤0.05；0.02＜y＜0.7；和0≤z≤1，如果Msubgt;I’/subgt;或Msubgt;II’/subgt;是Zrsupgt;4+/supgt;，则Msubgt;I’/subgt;和Msubgt;II’/subgt;是Zrsupgt;4+/supgt;。公开了用于形成弛豫PT基压电晶体的方法，其包括：通过在第一煅烧温度下煅烧混合氧化物来预合成前体材料，将前体材料与单一氧化物混合并在低于第一煅烧温度的第二煅烧温度下煅烧以形成喂入材料，并通过Bridgman方法从喂入材料中生成具有通式(Pbsubgt;1‑1.5x/subgt;Msubgt;x/subgt;){[(Msubgt;I/subgt;,Msubgt;II/subgt;)subgt;1‑z/subgt;(Msubgt;I’/subgt;,Msubgt;II’/subgt;)subgt;z/subgt;]subgt;1‑/subgt;subgt;y/subgt;Tisubgt;y/subgt;}Osubgt;3/subgt;的弛豫PT基压电晶体。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月1日提交的且名为Polar Nanoregions EngineeredRelaxor-PbTiO3 Ferroelectric Crystals的美国临时专利申请62/553,511的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本申请涉及压电晶体和形成压电晶体的方法，更具体地，涉及二元/三元弛豫PT基压电晶体和形成二元/三元弛豫PT基压电晶体的方法。

背景技术

在过去的60年中，由于其高介电、压电和机电耦合因子，钙钛矿Pb(Zr_xTi_1-x)O₃(“PZT”)铁电陶瓷一直是诸如压电传感器、压电致动器和医用超声换能器等电子设备商用市场上的主要压电材料。具体而言，Pb(Zr_xTi_1-x)O₃(x＝0.52)的变晶相界(“MPB”)附近的成分与三方和四方铁电相共存，表现出异常高的介电和压电特性，这是由于两个等效能态(即四方相和三方相)之间耦合而导致极化性增强的结果，从而在极化过程中实现了最佳的畴重定向。存在许多针对特定特性而工程化的PZT化学式，这些PZT化学式最终会增强其在许多应用中的用途。表1列出了示例性市售软PZT陶瓷的性能。

表1.商用PZT5型陶瓷的压电和介电性能。

¹TRS Technologies Inc.

²CTS Corporation

³PI Ceramic GmbH