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Superior piezoelectric performance with high operating temperature in bismuth ferrite-based ternary ceramics

Journal of Materials Science & Technology 2024年第2期169卷 172-181页

作者： Yunyao Huang Leiyang Zhang Ruiyi Jing Yang Yang Vladimir Shur Xiaoyong Wei Li Jin Electronic Materials Research Laboratory Key Laboratory of the Ministry of EducationSchool of Electronic Science and EngineeringXi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China Faculty of Materials and Manufacturing Key Laboratory of Advanced Functional MaterialsEducation Ministry of ChinaBeijing University of TechnologyBeijing 100124China School of Natural Sciences and Mathematics Ural Federal UniversityEkaterinburg620000Russia

Due to the thermal depolarization effect,adequate piezoelectric performance with high operating temperature is regarded to be challenging to accomplish concurrently in piezoceramics for applications in specific piezoelectric *** this work,we synthesized(0.8−x)BiFeO_(3)-x PbTi_(3)-0.2Ba(Zr_(0.25)Ti_(0.75))O_(3)(abbreviated as BFO-x PT-BZT)ternary solid solutions with 0.15≤x≤0.30 by conventional solid-state reaction *** MPB composition with a coexisting state of rhombohedral-tetragonal phases exhibits enhanced electromechanical properties,including Curie temperature of 380℃,large-signal equivalent piezoelectric coefficient d^(∗)_(33)of 395 pm V^(-1),small-signal piezoelectric coefficient d_(33)of 302 pC N^(-1),and electromechanical coupling factor k_(p)of 50.2%,which is comparable to commercial PZT-5A ceramics,indicating potential in high-temperature ***,in-situ X-ray diffraction(XRD)and piezoelectric force microscopic(PFM)techniques demonstrate that multiphase coexistence and complex nanodomains promote piezoelectric response via *** x=0.24 composition exhibits the highest in-situ d_(33)of 577 pC N^(-1)and good temperature stability in 30−280℃,indicating that BZT-modified BFO-PT ceramics are promising candidates for high-temperature piezoelectric devices.

关键词： high-temperature piezoelectrics Morphotropic phase boundary In-situ technique Domain structure BFO

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