Abstract

Bidomain single crystals of lithium niobate (LiNbO3) and lithium tantalate (LiTaO3) are promising materials for use as actuators, mechanoelectrical transducers, and sensors capable of working in a wide temperature range. One need to take into account the anisotropy of the properties of the crystalline material when such devices are designed. In this study we investigated deformations of bidomain round shaped Y + 128°-cut wafers of lithium niobate in an external electric field. The dependences of the piezoelectric coefficients on the rotation angles were calculated for lithium niobate and lithium tantalate and plotted for the crystal cuts which are used for the formation of a bidomain ferroelectric structure. In the experiment, we utilized an external heating method and long-time annealing with the lithium out-diffusion method in order to create round bidomain lithium niobate wafers. Optical microscopy was used to obtain the dependences of the bidomain crystals’ movements on the rotation angle with central fastening and the application of an external electric field. We also modelled the shape of the deformed bidomain wafer with the suggestion that the edge movement depends on the radial distance to the fastening point quadratically. In conclusion, we revealed that the bidomain Y + 128°-cut lithium niobate wafer exhibits a saddle-like deformation when a DC electric field is applied.

Highlights

  • Bidomain single crystals of lithium niobate (LiNbO3) and lithium tantalate (LiTaO3) are promising material for usage as actuators, mechanoelectrical transducers and sensors working in a wide temperature range

  • In this study we investigated deformations of bidomain round shaped Y + 128°−cut wafers of lithium niobate in an external electric field

  • Dependencies of piezoelectric coefficients on rotation angles were calculated for lithium niobate and lithium tantalate and plotted for the crystal cuts which are used for bidomain ferroelectric structure forma

Read more

Summary

Теоретический анализ

При приложении электрического поля пластина бидоменного кристалла деформируется аналогично биморфу: один из доменов удлиняется, а другой укорачивается. 2. Зависимости пьезоэлектрических модулей d23 ниобата лития (1) и танталата лития (2) от угла поворота вокруг оси X. Можно определить оптимальный угол среза кристалла для изготовления пьезоэлектрического актюатора Рассмотрим зависимость пьезоэлектрического модуля d23 от второго поворота на угол φ вокруг оси Y′. 3 хорошо видно, что поперечный пьезомодуль меняет знак в плоскости пластины Y + 128°−среза ниобата лития. Что при приложении электрического поля к такой пластине она удлиняется в одном и укорачивается в другом направлении. Рассмотрим теперь угловую зависимость пьезокоэффициента d23 для пластины Y + 36°−среза танталата лития. 3. Зависимости значения поперечного пьезоэлектрического модуля d23 от поворота в плоскости пластины для Y + 128°−среза LiNbO3 (a) и Y + 36°−среза LiTaO3 (б): а: 1 — d23 < 0; 2 — d23 > 0; б: 1 — d23 < 0.

Образцы и методы исследования
Результаты и их обсуждение
Библиографический список
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call