最新！西安交通大学李飞等团队3篇Science/Nature
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具有极高压电性的弛豫-钛酸铅 (PbTiO3) 晶体被认为具有高电光 (EO) 系数。然而，由于畴壁的光散射和反射，弛豫-PbTiO3晶体的光学透明度严重降低，限制了电光应用。
2022年4月21日，西安交通大学李飞，哈尔滨工业大学田浩及卧龙岗大学张树君共同通讯在Science 在线发表题为“Ferroelectric crystals with giant electro-optic property enabling ultracompact Q-switches”的研究论文，该研究通过铁电相、晶体取向和极化技术的协同设计，成功去除了所有光散射畴壁，并在增透膜涂层晶体中实现了 99.6% 的极高透射率，具有 900 pm V−1的超高 EO 系数 r33 ，比传统使用的 EO 晶体高 >30 倍。使用这些晶体，该研究制造了需要极低驱动电压的超紧凑型 EO Q 开关，其性能优于商业 Q 开关。这些材料的开发对于 EO 器件的便携性和低驱动电压具有重要意义。
2020年1月15日，西安交通大学徐卓，李飞及宾夕法尼亚州立大学Chen Long-Qing共同通讯在Nature 在线发表题为“Transparent ferroelectric crystals with ultrahigh piezoelectricity”的研究论文，该研究通过相场模拟和实验相结合，展示了一种相对简单的方法，该方法使用交流电场来设计最初不透明的菱面体Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3（PMN- PT）晶体可同时产生近乎完美的透明度，超高压电系数d33（每牛顿大于2,100皮库仑），出色的机电耦合系数k33（约94％）和较大的电光系数γ33（每百米约220皮米/伏特），这远远超出了常用的透明铁电晶体LiNbO3的性能。该研究发现，增加畴尺寸会导致[001]取向菱面体PMN-PT晶体具有更高的d33值，这挑战了传统的观念，即减小畴尺寸始终会导致更高的压电性。这项工作提出了通过铁电领域工程实现高透明性和压电性的范例，该研究的透明铁电晶体有望能够为广泛的混合设备应用提供一条途径，例如医学成像，自能量收集触摸屏和隐形机器人设备。
另外，2019年4月19日，西安交通大学李飞（西安交通大学为第一单位）及美国宾夕法尼亚州立大学张树君共同通讯在Science 在线发表题为“Giant piezoelectricity of Sm-doped Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 single crystals”的研究论文，该研究成功地生长了Sm掺杂的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3（Sm-PMN-PT）单晶，其d33值甚至更高，范围为每牛顿3400至4100pC N-1，具有良好的性能均匀性，这些晶体是各种传感应用的理想选择，可以通过消除浪费来降低成本。用扫描透射电子显微镜对原子尺度的Sm-PMN-PT进行了表征，以确定巨大的压电特性是由Sm3 +掺杂剂引入的增强的局部结构非均匀性引起的。因此，稀土掺杂被认为是引入局部结构异质性以增强弛豫铁电晶体的压电性的一般策略。
该研究针对 Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PIN-PMN-PT) 弛豫铁电晶体开发了一种特定的高温极化工艺，以增强通过去除不需要的畴壁在相互正交的方向上透明，并通过促进电场诱导的极化旋转来实现高 EO 系数。这种高度透明的 PIN-PMN-PT 晶体在 900 至 2800 pm V−1 范围内具有超高 EO 系数 r33，温度范围为 20° 至 100°C，频率范围为 10 至 104 Hz。该研究使用这种极化的 PIN-PMN-PT 晶体构建了一个超紧凑的自由空间 EO Q 开关，并证明了与最先进的 EO 器件相比，它在小型化和驱动电压降低方面的可行性和有效性。总之， 这些材料的开发对于 EO 器件的便携性和低驱动电压具有重要意义。
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