用于表面触觉的高性能 K$_{0.5}$Na$_{0.5}$NbO$_3$ 薄膜的溶液法制备

K$_{0.5}$Na$_{0.5}$NbO$_3$ 是最有前途的无铅压电材料之一。虽然其溅射薄膜的性能可与冠军压电材料 Pb(Zr,Ti)O$_3$ 相媲美，但可重复地加工高质量且时间稳定的溶液法 K$_{0.5}$Na$_{0.5}$NbO$_3$ 薄膜仍然具有挑战性。在此，我们报告了通过化学溶液沉积工艺制备的 1 $\mu$m 厚的 Mn 掺杂 K$_{0.5}$Na$_{0.5}$NbO$_3$ 薄膜，其具有完美致密的微观结构且厚度方向成分均匀。该薄膜表现出高横向压电系数（$e_{31,f} = -15.4$ C/m$^2$）、高介电常数（$\varepsilon_r \approx 920$）、低介电损耗（$\tan\delta = 0.05$），并且能够承受至少高达 1 MV/cm 的电场。其功能特性随时间表现出优异的稳定性，且合成工艺可重复。此外，通过使用 K$_{0.5}$Na$_{0.5}$NbO$_3$ 薄膜执行器，演示了一种表面声学触觉器件。结果表明，Mn 掺杂的 K$_{0.5}$Na$_{0.5}$NbO$_3$ 薄膜在压电应用中具有成为含铅 Pb(Zr,Ti)O$_3$ 薄膜替代品的巨大潜力。