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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 18/2018

20.07.2018

Structure analysis and systematical electric properties investigation of PSN–PMN–PT single crystal

verfasst von: Aiguo He, Zengzhe Xi, Xiaojuan Li, Wei Long, Tingting Zhang, Pinyang Fang, Jin Zhang

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 18/2018

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Abstract

A novel Pb(Sc1/2Nb1/2)O3–Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–PbTiO3 (PSN–PMN–PT) single crystal with large size ϕ25 mm × 40 mm was grown by the Bridgman technique. The crystal was cut along [100] orientation with composition of 6PSN–63PMN–31PT, and then its structure and electric properties were investigated systematically. Raman test demonstrates that the crystal is typical relaxor ferroelectrics with perovskite structure. At room temperature, [100]-oriented 6PSN–63PMN–31PT crystal shows the excellent electric properties, such as the dielectric constant εr = 4793, the piezoelectric constant d33 = 1237 pC/N, and the remanent polarization Pr = 34.41 µC/cm2, respectively. It is more important that the large coercive field Ec = 8.17 kV/cm in [100]-oriented 6PSN–63PMN–31PT crystal is almost four times than that of PMN–PT, even higher than that of Pb(In1/2Nb1/2)O3–Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–PbTiO3 (PIN–PMN–PT) and Pb(Lu1/2Nb1/2)O3–Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–PbTiO3 (PLN–PMN–PT), indicating its potential application for high-power transducers. With elevating temperature, the [100]-oriented 6PSN–63PMN–31PT crystal shows the large pyroelectric coefficient p = 3.49 × 10−2 C/m2/K at phase transition temperature, and the related figures of merit (FOMs) for current responsivity Fi, for voltage responsivity Fv and for detectivity FD increase from 1.968 × 10−10 m/V, 0.00485 m2/C and 0.59 × 10−5 Pa−1/2 to 1.396 × 10−8 m/V, 0.054 m2/C, and 52.94 × 10−5 Pa−1/2, respectively. Furthermore, the thermal strain at heating process was analyzed for unpoled and poled crystal.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat T. Li, X.F. Long, M. Ye, H.R. Wang, H.T. Huang, X.R. Zeng, S.M. Ke, Ceram. Int. 41, 14427 (2015)CrossRef T. Li, X.F. Long, M. Ye, H.R. Wang, H.T. Huang, X.R. Zeng, S.M. Ke, Ceram. Int. 41, 14427 (2015)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat K.K. Rajan, M. Shanthi, W.S. Chang, J. Jin, L.C. Lim, Sens. Actuators A 133, 110 (2007)CrossRef K.K. Rajan, M. Shanthi, W.S. Chang, J. Jin, L.C. Lim, Sens. Actuators A 133, 110 (2007)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat A. Dąbkowski, H.A. Dąbkowska, J.E. Greedan, W. Ren, B.K. Mukherjee, J. Cryst. Growth 265, 204 (2004)CrossRef A. Dąbkowski, H.A. Dąbkowska, J.E. Greedan, W. Ren, B.K. Mukherjee, J. Cryst. Growth 265, 204 (2004)CrossRef
4.
5.
6.
Zurück zum Zitat Z.Z. Xi, A.M. Han, P.Y. Fang, W. Long, X.J. Li, Q.Q. Bu, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 4223 (2016) Z.Z. Xi, A.M. Han, P.Y. Fang, W. Long, X.J. Li, Q.Q. Bu, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 4223 (2016)
7.
Zurück zum Zitat L.H. Luo, W.P. Li, Y.J. Zhu, J. Wang, Solid State Commun. 149, 978 (2009)CrossRef L.H. Luo, W.P. Li, Y.J. Zhu, J. Wang, Solid State Commun. 149, 978 (2009)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Y.L. Wang, E.W. Sun, W. Song, W.C. Li, R. Zhang, W.W. Cao, J. Alloys Compd. 601, 154 (2014)CrossRef Y.L. Wang, E.W. Sun, W. Song, W.C. Li, R. Zhang, W.W. Cao, J. Alloys Compd. 601, 154 (2014)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Z.J. Wang, X.Z. Li, C. He, Y. Liu, S.J. Han, S.L. Pan, X.F. Long, J. Mater. Sci. 50, 3970 (2015)CrossRef Z.J. Wang, X.Z. Li, C. He, Y. Liu, S.J. Han, S.L. Pan, X.F. Long, J. Mater. Sci. 50, 3970 (2015)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat R.F. Zhu, W.W. Ji, B.J. Fang, D. Wu, Z.H. Chen, J.N. Ding, X.Y. Zhao, H.S. Luo, Ceram. Int. 43, 6417 (2017)CrossRef R.F. Zhu, W.W. Ji, B.J. Fang, D. Wu, Z.H. Chen, J.N. Ding, X.Y. Zhao, H.S. Luo, Ceram. Int. 43, 6417 (2017)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat J. Anthoniappen, C.S. Tu, P.Y. Chen, Y.U. Idzerda, S.J. Chiu, J. Eur. Ceram. Soc. 35, 3495 (2015)CrossRef J. Anthoniappen, C.S. Tu, P.Y. Chen, Y.U. Idzerda, S.J. Chiu, J. Eur. Ceram. Soc. 35, 3495 (2015)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat X. Liu, F. Li, J.W. Zhai, B. Shen, P. Li, Y. Zhang, B.H. Liu, Mater. Res. Bull. 97, 215 (2018)CrossRef X. Liu, F. Li, J.W. Zhai, B. Shen, P. Li, Y. Zhang, B.H. Liu, Mater. Res. Bull. 97, 215 (2018)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat S.J. Zhang, P.W. Rehrig, C. Randall, T.R. Shrout, J. Cryst. Growth 234, 415 (2002)CrossRef S.J. Zhang, P.W. Rehrig, C. Randall, T.R. Shrout, J. Cryst. Growth 234, 415 (2002)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Y.P. Guo, H.Q. Xu, H.S. Luo, G.S. Xu, Z.W. Yin, J. Cryst. Growth 226, 111 (2001)CrossRef Y.P. Guo, H.Q. Xu, H.S. Luo, G.S. Xu, Z.W. Yin, J. Cryst. Growth 226, 111 (2001)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat X.Z. Li, Z.J. Wang, C. He, Y. Liu, X.F. Long, S.J. Han, S.L. Pan, Mater. Lett. 143, 88 (2015)CrossRef X.Z. Li, Z.J. Wang, C. He, Y. Liu, X.F. Long, S.J. Han, S.L. Pan, Mater. Lett. 143, 88 (2015)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat J.W. Chen, X.B. Li, X.Y. Zhao, H.W. Zhang, H. Deng, C. Chen, X.A. Wang, B. Ren, W.N. Di, H.S. Luo, J. Cryst. Growth 423, 50 (2015)CrossRef J.W. Chen, X.B. Li, X.Y. Zhao, H.W. Zhang, H. Deng, C. Chen, X.A. Wang, B. Ren, W.N. Di, H.S. Luo, J. Cryst. Growth 423, 50 (2015)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Y. Li, Y.X. Tang, J.W. Chen, X.Y. Zhao, L.R. Yang, F.F. Wang, Z. Zeng, H.S. Luo, Appl. Phys. Lett. 112, 172901 (2018)CrossRef Y. Li, Y.X. Tang, J.W. Chen, X.Y. Zhao, L.R. Yang, F.F. Wang, Z. Zeng, H.S. Luo, Appl. Phys. Lett. 112, 172901 (2018)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Y.X. Tang, X.Y. Zhao, X.Q. Feng, W.Q. Jin, H.S. Luo, Appl. Phys. Lett. 86, 082901 (2005)CrossRef Y.X. Tang, X.Y. Zhao, X.Q. Feng, W.Q. Jin, H.S. Luo, Appl. Phys. Lett. 86, 082901 (2005)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Y.X. Tang, Z.Y. Shen, X.Y. Zhao, F.F. Wang, W.Z. Shi, D.Z. Sun, Z.Y. Zhou, S.J. Zhang, J. Am. Ceram. Soc. 101, 1592 (2018)CrossRef Y.X. Tang, Z.Y. Shen, X.Y. Zhao, F.F. Wang, W.Z. Shi, D.Z. Sun, Z.Y. Zhou, S.J. Zhang, J. Am. Ceram. Soc. 101, 1592 (2018)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat M. Schossig, V. Norkus, G. Gerlach, Infrared Phys. Technol. 63, 35 (2014)CrossRef M. Schossig, V. Norkus, G. Gerlach, Infrared Phys. Technol. 63, 35 (2014)CrossRef
22.
Metadaten
Titel
Structure analysis and systematical electric properties investigation of PSN–PMN–PT single crystal
verfasst von
Aiguo He
Zengzhe Xi
Xiaojuan Li
Wei Long
Tingting Zhang
Pinyang Fang
Jin Zhang
Publikationsdatum
20.07.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 18/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-9686-8

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