Manganese-doping enhanced local heterogeneity and piezoelectric properties in potassium tantalate niobate single crystals

钽酸盐 铁电性 材料科学 压电 兴奋剂 掺杂剂 拉曼光谱 电介质 介电常数 铌酸钾 凝聚态物理 偶极子 矿物学 光电子学 光学 化学 复合材料 物理 有机化学
作者
Yu Wang,Ping‐Heng Tan,Xiangda Meng,Zhongxiang Zhou,Xiaolin Huang,Chengpeng Hu,Fei Huang,Jing Wang,Hao Tian
出处
期刊:IUCrJ [International Union of Crystallography]
卷期号:8 (2): 319-326 被引量:5
标识
DOI:10.1107/s2052252521000890
摘要

Ion doping, an effective way to modify the nature of materials, is beneficial for the improvement of material properties. Mn doping exhibits gain of piezoelectric properties in KTa 1− x Nb x O 3 (KTN). However, the impact mechanism of Mn ions on properties remains unclear. Here, the effects of Mn doping on local heterogeneity and piezoelectric properties in KTN are studied. The electric field-induced strain of Mn-doped KTN is ∼0.25% at 10 kV cm −1 , 118% higher than that of pristine KTN. Meanwhile, as a result of Mn doping, the dielectric permittivity was tripled and the ferroelectricity was modified. The changes in A 1 (2TO), B 1 + E(3TO) and E(4TO) vibrations characterized by Raman spectra indicate increased local polarization, weak correlation of dipoles and distorted lattices in Mn-doped KTN, respectively. First-principles calculations demonstrate stronger local heterogeneity introduced by Mn dopants, which weakens the dipole correlations and reduces domain sizes. As a result, the decreased domain sizes, combined with the larger ratio of lattice parameters c and a of the Mn-contained portion, are responsible for the higher piezoelectricity. This work reveals the impact on properties of KTN from Mn dopants and the prominent role of local heterogeneity in improving piezoelectricity, being valuable for the optimization and design of material properties.

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
1秒前
LongH2完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
nuannuan发布了新的文献求助10
3秒前
杜青发布了新的文献求助10
3秒前
卓尔发布了新的文献求助50
4秒前
冷静发布了新的文献求助10
5秒前
vvcclv发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
suzy发布了新的文献求助10
8秒前
孙一完成签到,获得积分10
9秒前
Lmm发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
zzzZ发布了新的文献求助10
10秒前
科研通AI6.4应助明理越彬采纳,获得10
11秒前
11秒前
万能图书馆应助取名真烦采纳,获得10
12秒前
13秒前
13秒前
油菜籽发布了新的文献求助10
13秒前
慕青应助胡江采纳,获得10
13秒前
15秒前
Ava应助杜青采纳,获得10
16秒前
zhukwf发布了新的文献求助10
17秒前
General发布了新的文献求助10
17秒前
19秒前
19秒前
20秒前
21秒前
wenxianqiuzhuLFP完成签到,获得积分10
25秒前
Raymond发布了新的文献求助10
25秒前
25秒前
脑洞疼应助HXuer采纳,获得10
26秒前
wennnnn发布了新的文献求助10
26秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
研狗发布了新的文献求助20
27秒前
27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
Geist der Kunst und Kultur 1000
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
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 7407274
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9011814
关于积分的说明 19192850
捐赠科研通 7040519
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3232530
关于科研通互助平台的介绍 2394520
邀请新用户注册赠送积分活动 2214735