CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU ÁP ĐIỆN
1.3.2.3 PZT pha tạp đồng thời Mn và Nb
Ta có thể cải tiến gốm PZT thuần bằng pha tạp Mn. Khi tăng tỷ lệ phần trăm mol tạp chất trong Pb(Zr,Ti)O3, sẽ tới một điểm mà ở đó tính chất của gốm có thể khơng cải thiện thêm được nữa, thậm chí cịn bị giảm đi so với các tính chất đã có trước pha tạp; điểm này phụ thuộc vào giới hạn hòa tan của tạp chất. Chẳng hạn đối với Cr, giới hạn hòa tan trong PZT của nó là 1,5%mol [130], cịn đối với Mn, giới hạn hòa tan trong PZT là 2,5%mol [46]. Khi pha tạp đồng thời Mn và Nb, tạp Nb cải thiện tính chất của gốm theo hướng mềm hóa (tăng kp) đồng thời tăng được giới hạn hòa tan của Mn: do sự bù điện tích của Nb, Mn hóa trị 2+ có thể kết hợp vào mạng được nhiều hơn giới hạn hòa tan. Nhờ vậy độ phẩm chất cơ Qm và cường độ trường nội cao hơn còn tỷ lệ già hóa và độ dẫn thì thấp hơn nhiều so với gốm chỉ pha tạp đơn Mn. Cặp tạp chất với các i-on có hóa trị khác nhau như vậy được gọi là tạp chất phức hợp.
Xuất phát từ hệ gốm 3 thành phần như PbTiO3-PbZrO3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 [PZT-PMN] đã được khảo sát và cho kết quả khá tốt, nhưng cịn kém tính ổn định
do MgO là chất kém hoạt động. Để tăng tính ổn định, chúng được pha thêm tạp là chất ổn định như Cr hay Mn. Ta cũng hồn tồn có thể sử dụng trực tiếp Mn như là một thành phần của ơ-xít phức thay cho Mg. Khi đó, sản phẩm có cơng thức chung là PbTiO3 - PbZrO3 - Pb(Mn1/3Nb2/3)O3 hay PbZrxTiy(Mn1/3Nb2/3)zO3 với x + y + z = 1 [PZT-PMnN]. Đây là một hệ gốm có hệ số liên kết kij lớn và độ phẩm chất cơ Qm
cao, có thể sử dụng trong các ứng dụng công suất lớn hoặc các bộ lọc tần số [46].