EAPSI: In situ Structural Characterization of Lead-free, Bismuth-based Piezoelectric Thin Films

EAPSI:无铅、铋基压电薄膜的原位结构表征

基本信息

  • 批准号:
    1713806
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.54万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Fellowship Award
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-06-01 至 2018-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

There is a pressing need to discover and understand the behavior of environmentally benign, non-toxic, and sustainable replacements for lead-based materials in all applications (as already has been done for lead-based paints and solders). Suitable replacements have yet to be realized for piezoelectric materials (those that change shape with applied electric field and vice versa) that are important for a large range of devices and applications, such as actuators, accelerometers, filters, vibration control, fuel injection, ink jet printing, ultrasound generation and sensing, and resonators. One class of materials that shows great promise as replacements is based on bismuth sodium titanate (BNT). In thin films for microelectronic applications, the fundamental piezoelectric effect in these new materials is not yet understood well enough to allow devices to be reliably implemented. Accordingly, the objective of this project is to explore the mechanisms associated with piezoelectricity in BNT-based piezoelectric thin films using novel characterization methods available at Professor Hiroshi Funakubo's laboratory at the Tokyo Institute of Technology. Professor Funakubo's characterization tools allow for the measurement of atomic structure while applying electric fields, giving direct insight into the piezoelectric strain mechanisms of these exceptional materials.In bulk form, these BNT-based materials belong to a class of materials called relaxor ferroelectrics, which show enticing properties with regards to electric field induced displacement mechanisms that are just beginning to be understood. Many BNT-based compositions show the strain and polarization behavior that is characteristic of a reversible field-induced relaxor-to-ferroelectric phase transition; these are known as ergodic relaxors. However, BNT-based materials in thin film embodiments do not exhibit the enhanced properties that are found in the bulk. In particular, the ergodic relaxor compositions that have been studied in thin films do not show the signs of a reversible field-induced relaxor-to-ferroelectric phase transition, but rather behave similar to normal ferroelectrics and have comparatively low displacements. This differing response between bulk and thin films needs to be understood for this promising material system to be viable for real-world applications. Therefore, novel in situ microstructural characterization methods (2D X-ray diffraction and Raman spectroscopy), available at the host institution, will be applied to elucidate the electric field induced strain mechanisms in BNT-based piezoelectric thin films.This award under the East Asia and Pacific Summer Institutes program supports summer research by a U.S. graduate student and is jointly funded by NSF and the Japan Society for the Promotion of Science.
迫切需要在所有应用中发现和了解对环境无害、无毒且可持续的铅基材料替代品的行为(就像对铅基油漆和焊料所做的那样)。压电材料(那些随着施加的电场而改变形状的材料,反之亦然)尚未实现合适的替代品,压电材料对于各种设备和应用都很重要,例如执行器、加速度计、滤波器、振动控制、燃料喷射、喷墨打印、超声波生成和传感以及谐振器。一类有望作为替代品的材料是钛酸铋钠 (BNT)。在微电子应用的薄膜中,这些新材料的基本压电效应尚未得到充分理解,无法可靠地实现器件。因此,该项目的目标是利用东京工业大学 Hiroshi Funakubo 教授实验室提供的新颖表征方法,探索与 BNT 基压电薄膜中的压电性相关的机制。 Funakubo 教授的表征工具允许在施加电场时测量原子结构,从而直接了解这些特殊材料的压电应变机制。在块状形式中,这些基于 BNT 的材料属于一类称为弛豫铁电体的材料,它在电场引起的位移机制方面表现出诱人的特性,而这些特性刚刚开始被理解。许多基于 BNT 的组合物表现出应变和极化行为,这是可逆场诱导弛豫剂到铁电相变的特征;这些被称为遍历松弛剂。然而,薄膜实施例中的基于BNT的材料并未表现出在本体中发现的增强的特性。特别地,已经在薄膜中研究的遍历弛豫剂组合物没有表现出可逆场诱导的弛豫剂到铁电相变的迹象,而是表现出与普通铁电体相似的行为并且具有相对较低的位移。需要理解块状薄膜和薄膜之间的这种不同响应,才能使这种有前景的材料系统在实际应用中可行。因此,主办机构提供的新型原位微观结构表征方法(二维 X 射线衍射和拉曼光谱)将用于阐明 BNT 基压电薄膜中的电场诱导应变机制。该奖项属于东亚和太平洋夏季研究所计划,支持美国研究生的夏季研究,由 NSF 和日本科学促进会共同资助。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Austin Fox其他文献

Comparison of Superior versus Inferior Canaloplasty and Trabeculotomy Using the OMNI Surgical System
使用 OMNI 手术系统进行上、下管道成形术和小梁切开术的比较
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Stephanie Noh;Andrew K Smith;Austin Fox;Kevin Gustafson;C. Kwan;Ken Y Lin;S. Mosaed
  • 通讯作者:
    S. Mosaed
lmfit/lmfit-py: 1.0.3
lmfit/lmfit-py: 1.0.3
  • DOI:
    10.5281/zenodo.5570790
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. Newville;R. Otten;Andrew R. J. Nelson;Antonino Ingargiola;T. Stensitzki;D. Allan;Austin Fox;F. Carter;Michał;Ray Osborn;D. Pustakhod;lneuhaus;Sebastian Weigand;Glenn;C. Deil;Mark;Allan L. R. Hansen;G. Pasquevich;L. Foks;N. Zobrist;Oliver G Frost;Alexandre Beelen;Stuermer;azelcer;Andrew Hannum;A. Polloreno;Jens Nielsen;Shane Caldwell;A. Almarza;A. Persaud
  • 通讯作者:
    A. Persaud
lmfit/lmfit-py 1.0.1
lmfit/lmfit-py 1.0.1
  • DOI:
    10.5281/zenodo.3814709
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. Newville;R. Otten;Andrew R. J. Nelson;Antonino Ingargiola;T. Stensitzki;D. Allan;Austin Fox;F. Carter;Michał;D. Pustakhod;Yoav Ram;Glenn;C. Deil;Stuermer;Alexandre Beelen;Oliver G Frost;N. Zobrist;Mark;G. Pasquevich;Allan L. R. Hansen;T. Spillane;S. Caldwell;A. Polloreno;andrewhannum;Jonathan Fraine;deep ;B. Maier;B. Gamari;A. Persaud;A. Almarza
  • 通讯作者:
    A. Almarza
A multidisciplinary educational curriculum for the management of orbital compartment syndrome.
用于治疗眼眶间隔综合征的多学科教育课程。
  • DOI:
    10.1016/j.ajem.2019.12.002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Austin Fox;Ben J. Janson;Heather A. Stiff;Anthony Chung;Matthew J. Benage;Jon Van Heukelom;T. Oetting;E. Shriver
  • 通讯作者:
    E. Shriver

Austin Fox的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

配子生成素GGN不同位点突变损伤分子伴侣BIP及HSP90B1功能导致精子形成障碍的发病机理
  • 批准号:
    82371616
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
含Re、Ru先进镍基单晶高温合金中TCP相成核—生长机理的原位动态研究
  • 批准号:
    52301178
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于纳米效应的in situ激光诱导击穿光谱(LIBS)增强特性的研究
  • 批准号:
    21603090
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
就地(in situ)宇宙成因碳十四(14C)法研究基岩区古地震——以狼山山前断裂为例
  • 批准号:
    41572196
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
结合软印刷技术的复合材料新型层间结构架构
  • 批准号:
    51103142
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
稀土镁合金时效析出亚稳相β"相的生长动力学及强化机制
  • 批准号:
    51171113
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
利用HRTEM和in-situTEM研究MgYZn镁合金中LPSO的微结构及其强化机理
  • 批准号:
    51001072
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于电子显微镜的一维纳米材料力电学的原位测量系统
  • 批准号:
    50801009
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
在永磁体外域非均匀场中恢复出高分辨NMR谱信息的方法学研究
  • 批准号:
    60871001
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
应用ISOCS监测侵蚀区土壤中137Cs,210Pbex,7Be的适用性
  • 批准号:
    40701099
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

In situ structural characterization of membrane proteins for drug development
用于药物开发的膜蛋白的原位结构表征
  • 批准号:
    2898988
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 0.54万
  • 项目类别:
    Studentship
Comprehensive analysis of macromolecule structural variability in CryoEM/CryoET
CryoEM/CryoET 中大分子结构变异性的综合分析
  • 批准号:
    10711754
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 0.54万
  • 项目类别:
In situ imaging of the aging-induced structural and stoichiometric degradation of the nuclear pore complex and nuclear periphery
老化引起的核孔复合体和核外围的结构和化学计量降解的原位成像
  • 批准号:
    10740706
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 0.54万
  • 项目类别:
The role of lymph node structural organization in naïve T cell decline with age
淋巴结结构组织在幼稚 T 细胞随年龄下降中的作用
  • 批准号:
    10730844
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 0.54万
  • 项目类别:
In situ structural analysis of poliovirus during uncoating and encapsidation
脊髓灰质炎病毒脱壳和包壳过程中的原位结构分析
  • 批准号:
    473850
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 0.54万
  • 项目类别:
    Fellowship Programs
CHEETAH Center for the Structural Biology of HIV Infection, Restriction, and Viral Dynamics
CHEETAH HIV 感染、限制和病毒动力学结构生物学中心
  • 批准号:
    10508311
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 0.54万
  • 项目类别:
Detailed molecular and structural characterization of the meninges: an approach combining proteomics and Imaging Mass Cytometry
脑膜的详细分子和结构表征:蛋白质组学和成像质量细胞术相结合的方法
  • 批准号:
    10549824
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 0.54万
  • 项目类别:
Structural biology core
结构生物学核心
  • 批准号:
    10512622
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 0.54万
  • 项目类别:
Quantitative structural characterization and property measurements of materials by in situ electron microscopy
原位电子显微镜对材料的定量结构表征和性能测量
  • 批准号:
    RGPIN-2019-06444
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 0.54万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Elucidating the compositional, structural and mechanical effects of Dentinogenesis Imperfecta on the Dentin-Enamel Junction
阐明牙本质发育不全对牙本质-牙釉质连接处的成分、结构和机械影响
  • 批准号:
    10370654
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 0.54万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了