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《西北工业大学》 2002年
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弛豫铁电单晶的生长及其相结构研究

唐斌  
【摘要】: 新型弛豫铁电单晶铌镁酸铅(简称PMNT)或铌锌酸铅(简称PZNT)是一类新兴的功能材料,其在准同型相界附近具有优于传统压电陶瓷的较高的压电常数和电致伸缩系数,可完全代替传统的压电陶瓷作为超声换能器、致动器、微位移器等,使其成为铁电领域的研究热点,但如何生长出满足应用要求的单晶材料却一直是一个困扰的问题。本论文采用高温熔液法技术,对用高温熔液法生长弛豫铁电单晶材料工艺进行了研究,成功地制备出准同型相界附近的PMNT、PZNT单晶材料,分析了晶体形成、晶体结构及其相结构稳定性,并对生长机理作了初步探索,主要研究结论如下: 1.采用高温熔液法成功地制备出钙钛矿相结构的PMNT、PZNT单晶材料,制备的PMNT、PZNT单晶颗粒大小多为0.5mm~5mm之间,晶粒呈淡黄色,少数呈灰褐色。 2.制备PMNT单晶时均生成纯立方钙钛矿相结构,无焦绿石相产生,晶体几何外形多为规则的立方结构;制备的PZNT单晶材料形状不规则,呈箭头状,且伴随有焦绿石相生成,因此纯相的PZNT单晶材料较PMNT晶体更难合成。 3.研究了高温熔液法制备PMNT、PZNT单晶的生长工艺。助熔剂和组分间的摩尔配比以6:4为佳,能够抑制焦绿石相的产生;此外,添加少量的B_2O_3作助熔剂有利于晶体的长大。 4.利用XRD和差热分析研究了弛豫铁电单晶PMNT、PZNT的相结构稳定性。在无PbO条件下PMNT晶体较PZNT晶体稳定,但在1250℃附近的高温下会发生向焦绿石相的分解反应;PZNT单晶体是亚稳定的,在高温时亦分解生成焦绿石相和PbO。 5.利用XRD技术,对PZNT单晶制备过程中的相转变进行了详细研究。提出Pb_3Nb_4O_(13)和Pb_(1.83)Zn_(0.29)Nb_(1.71)O_(6.39)两种焦绿石相结构在其生长过程中均可出现,并能转化为钙钛矿结构。其中Pb_3Nb_4O_(13)为中温段出现,Pb_(1.83)Zn_(0.29)Nb_(1.71)O_(6.39)为高温段出现。 6.用SEM初步观察到PMNT单晶微米量级的宏畴结构。 7.分析了弛豫铁电单晶的晶体缺陷,并根据晶体形貌相提出弛豫铁电单晶PMNT、PZNT的生长机制符合PBC理论模型,属典型的二维层状生长,其包络面为{100}面,生长最快的方向为[111]晶向。 8.自行设计和组装的中温电阻炉温度自动控制系统满足设计要求,运行效果良好。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TB34

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【引证文献】
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