弛豫铁电单晶压电性能及其尺寸效应的起源和优化研究

项目名称： 弛豫铁电单晶压电性能及其尺寸效应的起源和优化研究

项目编号： No.51372196

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 张树君

作者单位： 西安交通大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 弛豫铁电单晶压电常数d33高达2000pC/N，机电耦合系数k33大于90%，相比于PZT陶瓷有大幅提高。自上世纪90年代，高性能弛豫铁电单晶被广泛用于宽带和高频超声换能器的研制和开发，具有显著的优势，极大地提升了医疗超声的探测能力。目前医学影像技术的发展需要更高的带宽、工作频率和灵敏度。为了满足这些需求，制作超声探头的压电元件需要更小的尺寸和更高的性能。然而，研究发现当弛豫铁电单晶的尺寸小于100微米时，晶体的压电性能出现大幅衰减。当换能器工作频率在20MHz以上，即当晶体复合材料厚度低于50微米时，d33和k33下降至800pC/N和75%，说明弛豫铁电单晶中存在着较强的尺寸效应。本项目的主要研究目标是探索弛豫铁电单晶高压电性能及尺寸效应的起源，揭示晶体尺寸对其压电性能影响的关键因素，寻求提高微米量级尺寸晶体性能的途径，推进高性能弛豫铁电单晶的发展，为高频超声换能器的研发提供材料保障。

中文关键词： 弛豫铁电单晶；机电耦合性能；铁电畴；压电换能器；

英文摘要： Relaxor ferroelectric single crystals were found to possess high longitudinal piezoelectric coefficient d33 and electromechanical coupling factor k33, being on the order of 2000pC/N and >90%, respectively, far out-perform PZT ceramics. From 1990s, the hig

英文关键词： relaxor ferroelectric crystals；electromechanical properties；ferroelectric domain；piezoelectric transducers；