近日，清锋科技在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》在线发表了题为"Multi-Length Engineering of (K, Na)NbO₃ Films for Lead-Free Piezoelectric Acoustic Sensors with High Sensitivity"的科研论文。

研究人员开发了基于铌酸钾(K、Na)NbO₃(KNN)的微机电系统(MEMS)声学传感器薄膜，成功将<001>织构的3μm厚KNN薄膜集成到商业使用的硅衬底上，并获得显著的压电性(横向压电系数e₃₁*≈8.5Cm^-2)以及优异的热稳定性。这为解决PZT材料中铅的毒性危害环境和人类健康的问题开辟了新途径。研究发现高压电响应、低介电常数和优化的应力分布保证了KNN压电MEMS声学传感器的优良性能，上述结果开创了无铅KNN压电薄膜在声学传感中的应用，推动了KNN薄膜在实际应用方面的突破。

研究结果表明：

1、单斜区域的全局极化平均角相对较低，而单斜和四方区域共存的区域具有复数性质的极化角。在这种情况下，由于多重低角度极向量对外部机械或电刺激产生强烈响应，可以预期具有较高的压电性能。

2、在外电场作用下，相位曲线呈现180°反差，表现出充分的极化开关特性和良好的铁电性。振幅曲线的轻微不对称可能源于自发极化沿面外方向的取向。

优异的声学响应与<001>织构KNN薄膜的高压电响应、低介电常数以及器件结构的优化密切相关。

通过样品制备、结构表征、电性能测量、压电MEMS声学传感器的微加工、声学性能等一些列研究过程，研发团队基于高质量KNN薄膜成功制备了压电声传感器，为将无铅铁电体应用于MEMS声学器件提供了先例，显示出无铅KNN薄膜在压电MEMS声学传感器方面的巨大应用潜力，该技术有望用于多种实时环境质量评估的应用场景，如医疗诊断、航空航天声学和城市噪声监测等。

Advanced Functional Materials是Wiley出版社旗下国际材料科学领域最高层次期刊之一，为Nature Index收录期刊，最新影响因子为19.924。期刊致力于报道材料科学领域取得的突破性进展，以其高质量的内容和高影响力而闻名，被业内公认为高学术质量科技期刊，涉及领域包括纳米技术、物理、化学以及生物学。