La^3+掺杂对Pb(Lu1/2Nb1/2)O3反铁电单晶储能性能的影响

作     者：杨晓明 刘颖 王祖建 苏榕冰 何超 龙西法 YANG Xiaoming;LIU Ying;WANG Zujian;SU Rongbing;HE Chao;LONG Xifa

作者机构：中国科学院福建物质结构研究所福州350002 中国福建光电信息科学与技术创新实验室福州350108 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2020年第49卷第6期

页      面：1016-1022页

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51902307) 福建省工业引导性项目(2018H0044,2019H0052) 

主　　题：Pb(Lu1/2Nb1/2)O3 反铁电晶体 顶部籽晶法 能量存储密度 

摘      要：采用顶部籽晶法生长了La3+掺杂Pb(Lu1/2Nb1/2)O3(PLN)反铁电单晶,晶体组分简写为xLa-PLN(x=1%、3%、5%),并详细研究了La3+掺杂对PLN晶体储能性能的影响。通过ICP测试了不同配比晶体的实际掺杂比例,分别为0.3%、1.1%、2.9%。XRD显示该晶体体系为正交相钙钛矿结构,且存在两套超晶格衍射点阵,分别由A位铅离子反平行排列和B位离子有序排列导致。介电温谱给出了晶体的介电常数、介电损耗随温度和频率的变化规律,不存在弥散相变。变温电滞回线显示,该体系均表现出典型的双电滞回线特性,且随着La3+含量的增加,有效储能密度逐渐增大,最高储能密度达到5.1 J/cm3。这主要是由于La3+掺杂导致体系的容忍因子下降,从而增强了反铁电稳定性,最终提高了PLN体系的能量存储密度。