Phase transitions and electrocaloric effects of (111)-oriented K<sub>0.5</sub>Na<sub>0.5</sub>NbO<sub>3</sub> epitaxial films: effect of external stress and misfit strains

自然键轨道 材料科学 结晶学 物理 化学 分子 量子力学
作者
Gang Bai,Yu-Hang Han,Cun‐Fa Gao
出处
期刊:Chinese Physics [Science Press]
卷期号:71 (9): 097701-097701 被引量:1
标识
DOI:10.7498/aps.71.20220234
摘要

Lead-free K<sub>1–<i>x</i></sub>Na<sub><i>x</i></sub>NbO<sub>3</sub> thin films, as a candidate for sensors and electromechanical and electrocaloric cooling devices, have increasingly received attention. However, for (111)-oriented films, the relation between phase transitions and electrocaloric effect is not clear. Here, we derive the thermodynamic potential of (111)-oriented thin film ferroelectrics K<sub>1–<i>x</i></sub>Na<sub><i>x</i></sub>NbO<sub>3</sub> based on the 8<sup>th</sup> order polynomial function, and then establish the temperature-misfit strain and out-of-plane stress-in-plane misfit strain phase diagrams and calculate electrocaloric (EC) entropy changes Δ<i>S</i> and temperature changes Δ<i>T</i>. This study focuses on mechanical and orientation controls of room-temperature EC effect of K<sub>0.5</sub>Na<sub>0.5</sub>NbO<sub>3</sub> films, which is critical for environmentally friendly electrocaloric refrigeration applications in practice. Under the stress-free and zero misfit strain conditions, the (111)-oriented K<sub>0.5</sub>Na<sub>0.5</sub>NbO<sub>3</sub> film in an electric field of 30 MV/m has a maximum EC Δ<i>T</i> of ~18 K near the rhombohedral ferroelectric-paraelectric phase transition temperature (about 673 K). However, an out-of-plane stress of about –6.7GPa can reduce the optimal operating temperature to room temperature where the K<sub>0.5</sub>Na<sub>0.5</sub>NbO<sub>3</sub> film has the EC Δ<i>T</i> of ~7.5 K under the action of applied electric field of 30 MV/m. The present work provides theoretical guidance for exploring the strain engineering and orientation engineering of K<sub>1–<i>x</i></sub>Na<sub><i>x</i></sub>NbO<sub>3</sub>-based thin films with optimized electrocaloric and electromechanical properties.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
丰富广缘完成签到 ,获得积分10
刚刚
yunqingbai完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
闪闪乘风完成签到 ,获得积分10
4秒前
若一发布了新的文献求助100
5秒前
6秒前
celtics完成签到 ,获得积分10
6秒前
救驾来迟完成签到,获得积分10
7秒前
Gst完成签到,获得积分10
8秒前
312发布了新的文献求助10
8秒前
怕孤单的问雁完成签到,获得积分10
8秒前
年轻绮波发布了新的文献求助10
9秒前
李琦完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
L3发布了新的文献求助10
10秒前
嗡嗡声完成签到 ,获得积分10
10秒前
wener完成签到,获得积分10
11秒前
Li完成签到 ,获得积分10
11秒前
湖人总冠军给湖人总冠军的求助进行了留言
11秒前
11秒前
qinjiayin完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
唯一完成签到,获得积分10
13秒前
胡头虎脑完成签到 ,获得积分10
14秒前
树林红了完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
boxi完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
17秒前
泪西瓜发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
juston完成签到,获得积分10
19秒前
大模型应助优秀的离子键采纳,获得10
19秒前
光亮不平完成签到,获得积分10
20秒前
科研通AI6.4应助伶俐剑通采纳,获得10
20秒前
lidow发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
橘子头宝贝完成签到,获得积分10
23秒前
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 500
Auslegungsgeschichte 500
Transdermal drug delivery systems market size report 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7642246
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9215276
关于积分的说明 19768170
捐赠科研通 7207528
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3276327
关于科研通互助平台的介绍 2438079
邀请新用户注册赠送积分活动 2274072