【摘要】 （K，Na）NbO3（KNN）薄膜是一种很有前途的用于微机电系统（MEMS）器件的无铅压电材料。

（K，Na）NbO3（KNN）薄膜是一种很有前途的用于微机电系统（MEMS）器件的无铅压电材料。然而，KNN薄膜强压电特性的起源仍不清楚，因为压电效应引起的晶体变形尚不清楚。[1]使用同步加速器X射线衍射（XRD）来探索多晶（K0.45Na0.55）NbO3（KNN）薄膜的压电性的起源，这导致观察到由压电效应引起的大的晶体变形。XRD图谱的峰移表明KNN的平面外和平面内晶格参数都发生了变化。此外，在外加电场作用下，观察到电场诱导的相变。根据原位XRD结果估计微观压电系数（e31，f），随后将其与通过悬臂法由逆压电效应估计的宏观压电系数进行比较。基于逆压电效应的宏观|e31，f|系数在6.3–11.1 C/m2范围内，而基于原位XRD结果的微观|e31、f|值在1.2–1.5 C/m2范围。然而，直接压电效应的宏观压电系数为1.6–2.0 C/m2，与原位XRD结果相似。结果表明，与逆压电效应相关的宏观压电性质是由观察到的电场诱导相变引起的。本研究揭示了无铅KNN薄膜宏观压电性能的主要影响因素。总之，我们证明了KNN薄膜的压电性能。原位XRD测量结果显示两个物体在平面外都能直接观察到和平面内KNN晶格变形以及赝立方和四方的相变阶段。根据比较讨论-悬臂梁评估的压电性能是大部分被认为是由外在贡献造成的相变（最大~29%的变化）和晶体重新定向。外在贡献可以扩大宏观压电性能超过6倍。这项研究表明，外在贡献是改善无铅材料的宏观压电性能KNN薄膜。

 

[1]      Tan G, Kweon S H, Shibata K, et al. In Situ XRD Observation of Crystal Deformation of Piezoelectric (K,Na)NbO3 Thin Films[J]. ACS Applied Electronic Materials, 2020, 2(7): 2084-2089.

 

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