块体RE(III)替代CeO2中的巨电致伸缩：RE3+及其浓度的影响
材料科学
2023-09-26 v1
摘要
近期在稀土(RE(III))替代氧化铈(CeO2)薄膜中发现由电活性缺陷复合物及其协调弹性响应驱动的巨电致伸缩，拓展了电应变应用材料谱系，超越传统压电材料。尤其是Gd替代CeO2，在Gd浓度>10%时似乎是获得此类大电应变响应的理想材料。然而，系统研究RE(III)离子-缺陷相互作用及RE浓度对电致伸缩影响的实验并不多。本文我们在RE3+替代氧化铈的块体陶瓷中，以RE=Y、La和Gd在各种浓度（最高20%）掺杂，进行结构-性能关联研究，以理解导致巨电致伸缩的特征。我们的结果表明，Y替代氧化铈在至少20% Y替代时，明显既是低频(<20 Hz)下的巨M电致伸缩体也是巨Q电致伸缩体，这与Y和氧空位的独特吸引性缺陷-掺杂剂相互作用相关。La与氧空位呈排斥相互作用，所研究所有成分（至20%）的La掺杂氧化铈均未显示巨电致伸缩。Gd呈中性相互作用，仅20% Gd掺杂氧化铈在频率<0.05 Hz时至多处于巨与非巨电致伸缩体分类的边界。我们的工作从薄膜退一步，评估了巨电致伸缩体设计所需的基本缺陷特征。
引用
@article{arxiv.2309.13433,
title = {Giant electrostriction in bulk RE (III) substituted CeO2: effect of RE 3+ and its concentration},
author = {Soumyajyoti Mondal and Pooja Punetha and Rajeev Ranjan and Pavan Nukala},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.13433},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 8 figures