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菱面体BiFeO3弹性与压电性能的取向依赖性

DOI：10.3390/ma11122441 期刊：Materials 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 通过坐标变换方法，在三维空间中研究了室温下菱面体铁酸铋(BiFeO3)弹性与压电性能的晶体取向依赖性?；?m点群BiFeO3的晶体非对称特性，获得了任意取向下的弹性常数(刚度)c11'、c12'、c13'及压电常数d15'、d31'、d33'。文中给出了获得最大值的特定取向参数：最大c11'=213×10^9 N/m^2出现在φ=0°和90°的平面内；最大c12'=c13'=132.2×10^9 N/m^2分别出现在三个镜面内θ=13°和θ=77°的方向上；最大d15'=27.6×10^-12 C/N与最大d31'=12.67×10^-12 C/N均出现在镜面内θ=69°的方向上；最大d33'=18×10^-12 C/N出现在θ=0°的自发极化轴方向。采用最优取向可显著提升BiFeO3的弹性与压电参数，这对生长具有择优取向和增强性能的BiFeO3薄膜具有重要应用价值。
作者： Gang Jian，Fei Xue，Yuhang Guo，Chao Yan
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用坐标变换方法研究菱面体BiFeO3弹性与压电性能的取向依赖性，以指导生长具有增强性能的取向薄膜。

研究成果

坐标变换方法成功量化了菱面体BiFeO3中弹性和压电性能的取向依赖性，确定了产生最大值的具体取向（例如，φ=0°/90°时c11'最大，θ=0°时d33'最大）。这为增强定向BiFeO3薄膜的性能提供了精确预测，支持其在压电器件和多铁性复合材料中的应用。

研究不足

该研究为计算性质，依赖文献数据中的原始矩阵，这些数据可能存在实验误差。研究未涉及物理实验或使用新样本进行验证。分析仅针对室温及3m点群，其普适性不适用于其他条件或晶体体系。

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