The piezoelectric response of the P

The piezoelectric response of the PZT thin film was investigated for two different crystalline orientations (PZT(110) and PZT(100)) by increasing the applied voltage from 0 V to +9 V,
then decreasing it to −9 V and raising it back to 0 V (i.e. E ranging from −140 to +140 kV/cm) in steps of 0.5 V.
At each step, 30 diffraction patterns with an exposure time of 20 s each were recorded.
Before increasing the voltage to the following step, the voltage was reduced to 0 V for 200 s in order to minimize a possible heating by the Joule effect as described before.

From the change of the 2θ position of the center of the respective Bragg peak at 0 V and at the applied potential, the strain induced by the piezoelectric effects was calculated
. Fig. 3(a) and (b) displays the 2θ profiles for the PZT 110 and 100 reflections, respectively,
recorded at U = 0 V and U = 9 V. Based on those findings, strain profiles for the PZT (110) and the PZT (100) were calculated
Fig. 3(c) displays the piezoelectric strain for the two PZT reflections as a function of the applied voltage,
revealing “butterfly loops” [32]
. These loops are a clear signature for a piezoelectric hysteresis in the thin film.
The piezoelectric effect is a factor of ~2 stronger for grains oriented with [100] out-of-plane direction than for grains oriented with [110] out-of-plane direction,
evidencing piezoelectric anisotropy.
Considering a linear voltage drop over the entire film thickness of 710 nm, the piezoelectric coefficient in the lab reference frame dperp at U = 9 V for the PZT (100)
and PZT (110) yields ~230 and ~110 pm/V,
respectively. These values are in good agreement with theoretical piezoelectric coefficients found in literature for these two crystalline orientations [33,34].

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การตอบสนอง piezoelectric ของฟิล์มบาง PZT ถูกตรวจสอบสองทิศทางผลึกแตกต่างกัน (PZT (110) และ PZT (100)) โดยการเพิ่มการใช้แรงดันจาก 0 V เพื่อ 9 วี
แล้วลดลงไปยัง -9 V และยกมันกลับมา 0 V (เช่น E ตั้งแต่ -140 ไป 140 กิโลโวลต์ / ซม.) ในขั้นตอนที่ 0.5 โวลต์
ในแต่ละขั้นตอนที่ 30 รูปแบบการเลี้ยวเบนกับเวลาที่ได้รับ 20 แต่ละคนที่ถูกบันทึกไว้.
ก่อนที่จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าไปยังขั้นตอนต่อไปนี้ แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงเป็น 0 V for 200 s เพื่อลดความร้อนไปได้โดยผลจูลตามที่อธิบายไว้ก่อน. จากการเปลี่ยนแปลงของตำแหน่ง2θศูนย์ของแต่ละแบร็กยอดที่ 0 V และที่มีศักยภาพนำไปใช้ที่ ความเครียดที่เกิดจากผลกระทบ piezoelectric ที่คำนวณได้ มะเดื่อ. 3 (ก) และ (ข) แสดงโปรไฟล์2θสำหรับ PZT 110 และ 100 สะท้อนตามลำดับบันทึกที่ U = 0 V และ U = 9 โวลต์จากผลการวิจัยเหล่านั้นโปรไฟล์ความเครียดสำหรับ PZT (110) และ PZT (100) จะถูกคำนวณรูป 3 (c) แสดงสายพันธุ์ piezoelectric สำหรับสองสะท้อน PZT เป็นหน้าที่ของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่เผยให้เห็น "ลูปผีเสื้อ" [32] ลูปเหล่านี้เป็นลายเซ็นที่ชัดเจนสำหรับ hysteresis piezoelectric ในฟิล์มบาง. ผล piezoelectric เป็นปัจจัยของ ~ 2 ที่แข็งแกร่งสำหรับธัญพืชที่มุ่งเน้นด้วย [100] ออกจากเครื่องบินทิศทางกว่าธัญพืชที่มุ่งเน้นด้วย [110] ออก -of- ทิศทางเครื่องบินหลักฐาน anisotropy piezoelectric. พิจารณาแรงดันไฟฟ้าตกเส้นตรงในความหนาของฟิล์มทั้งหมดของ 710 นาโนเมตรค่าสัมประสิทธิ์การ piezoelectric ในห้องปฏิบัติการอ้างอิง dperp กรอบที่ U = 9 V สำหรับ PZT (100) และ PZT (110) อัตราผลตอบแทน ~ 230 ~ 110 น / V ตามลำดับ ค่าเหล่านี้อยู่ในข้อตกลงที่มีสัมประสิทธิ์ที่ดี piezoelectric ทฤษฎีที่พบในวรรณกรรมสำหรับทั้งสองทิศทางผลึก [33,34]

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การตอบสนองของฟิล์ม PZT piezoelectric ศึกษาสองทิศทางผลึกที่แตกต่างกัน ( PZT ( 110 ) และ PZT ( 100 ) โดยการใช้แรงดันจาก 0 v + 9 V ,แล้วลดมันถึง− 9 V และเพิ่มกลับไปที่ 0 V ( เช่น E ตั้งแต่− 140 + 140 kV / cm ) ในขั้นตอนของ 0.5 โวลต์ในแต่ละขั้นตอน 30 รูปแบบการเลี้ยวเบนที่มีเวลารับของ 20 ของแต่ละถูกบันทึกก่อนการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าไปยังขั้นตอนต่อไปนี้ แรงดันลดลงถึง 0 V 200 s เพื่อลดความร้อนเป็นไปได้โดยจูลผลตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้จากการเปลี่ยนแปลงของ 2 θตำแหน่งศูนย์กลางของยอดแบร็กแต่ละ 0 V และใช้ศักยภาพ ความเครียดที่เกิดจากผล piezoelectric คือ การคำนวณ. รูปที่ 3 ( ก ) และ ( b ) แสดง 2 θโปรไฟล์สำหรับ PZT 110 100 สะท้อน ตามลำดับบันทึกที่ U = 0 V และ U = 9 โวลต์ จากผลการวิจัยดังกล่าว สายพันธุ์โปรไฟล์สำหรับ PZT ( 110 ) และ PZT ( 100 ) โดยคำนวณรูปที่ 3 ( C ) จะแสดงความเครียดเพียโซอิเล็กทริกสำหรับสองวิธีสะท้อนการทำงานของความต่างศักย์ ,เผย " ลูป " ผีเสื้อ [ 32 ]. ลูปเหล่านี้มีลายเซ็นชัดเจนสำหรับแบบเพียโซอิเล็กทริกในฟิล์มบางผล piezoelectric คือปัจจัย ~ 2 แข็งแกร่งสำหรับธัญพืชที่มุ่งเน้นกับ [ 100 ] ออกมาจากทิศทางที่เครื่องบินกว่าธัญพืชที่มุ่งเน้นกับ [ 110 ] ออกมาจากทิศทางที่เครื่องบินevidencing เพียโซอิเล็กทริกแอนไอโซทรอปี .พิจารณาเส้นแรงดันตกกว่าทั้งความหนาของฟิล์ม 710 nm , เพียโซอิเล็กทริกค่าสัมประสิทธิ์ในแล็บกรอบอ้างอิง dperp ที่ U = 9 V สำหรับ PZT ( 100 )วิธี ( 110 ) และผลผลิต ~ แล้วก็ ~ 110 PM / วีตามลำดับ ค่าเหล่านี้มีความสอดคล้องกับทฤษฎีสัมประสิทธิ์ piezoelectric ที่พบในวรรณกรรมทั้งสองประเภทผลึก [ 33,34 ]