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西安交通大学庄健、Jinyan, Zhao等最新成果:类单晶中尺度钛酸钡板的合成及其畴结构

论论资讯 | 2023-03-01 1热度

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The Synthesis and Domain Structures of Single-Crystal-Like Mesoscale BaTiO<sub>3</sub> Plates

Zheng K.; Zhuang J.; Quan Y.; Zhao J.; Wang L.; Wang Z.; Ren W.

Published:2023-03-01
DOI:10.3390/cryst13030538

研究背景

社会上存在着许多需要使用到压电材料的问题,例如智能手机的振动马达、超声波传感器等,因此压电材料的研究和开发变得非常重要。然而,由于传统的制备方法限制了压电材料的形态、尺寸和性能,因此需要寻找新的制备方法来获得更好的压电材料。

研究内容

该论文使用了一种名为“拓扑化学微晶转化技术”的方法,成功地合成了一种新型的压电材料——BaTiO<sub>3</sub>。该材料呈现出单晶样品的特点,具有长度为2-10微米,厚度为0.5-1.3微米的特殊形态。通过对制备条件的详细研究,研究人员发现了形态与制备条件之间的关系。接着,他们使用了多种表征方法来研究BaTiO<sub>3</sub>的晶体结构和多尺度领域结构。X射线衍射和拉曼光谱分析表明,在常温下,(001)取向的BaTiO<sub>3</sub>呈四方晶系。通过极化光学显微镜和压电响应力显微镜,研究人员研究了微米级BaTiO<sub>3</sub>的领域配置。值得注意的是,他们首次在这种BaTiO<sub>3</sub>中观察到了经典的90°带状铁电领域,领域宽度约为125纳米。研究人员讨论了这种介观尺度BaTiO<sub>3</sub>板的领域特征,并将其与其大块对应物进行了比较。这些结果有助于我们更好地理解和设计介观尺度BaTiO<sub>3</sub>功能材料。

研究意义

该论文的研究创新点在于采用了一种新的制备方法,成功地合成了一种单晶样品的BaTiO<sub>3</sub>压电材料。通过多种表征方法,研究人员对这种材料的晶体结构和领域结构进行了系统研究,发现了其中的经典90°带状铁电领域。这些结果为介观尺度BaTiO<sub>3</sub>功能材料的设计和制备提供了新的思路和方法。同时,该研究也为压电材料的研究和开发提供了新的思路和方法。

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