收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

La_2Ti_(2-x)Ta_xO_7铁电单晶的光学浮区晶体生长及介电性能研究

王慧  
【摘要】:具有层状类钙钛矿结构的La_2Ti_2O_7(LTO)晶体,是优良的高温铁电材料,广泛应用于高温传感器、电光设备等方面。长期以来,人们对LTO的研究主要集中在多晶陶瓷和薄膜方面,对LTO单晶的关注较少。近年来,研究人员再次将研究重点放在LTO材料的晶体结构与电子结构上,希望通过研究其微观结构,对材料从微观层面上设计进而提高其性能。有文献报道,这是一个潜在的多铁材料。然而,高质量LTO单晶难以获得,掺杂改性的LTO研究更是鲜见报道。本论文采用光学浮区法通过优化生长工艺,调整料棒烧结温度、晶体生长速度、温场及生长气氛,成功生长出高质量La_2Ti_2O_7(Ф5×70 mm)及的Ta掺杂的La_2Ti_2O_7(Ф5×40 mm)(Ta-LTO)单晶,研究讨论了影响单晶生长的因素、LTO及Ta-LTO单晶的介电性能。此外,采用固相烧结的方法制备了La_2Ti_(2-x)Ta_xO_7(x=0,0.05,0.2)陶瓷,测试分析了其介电性能,并与单晶的介电性能进行了对比分析。研究表明,合成纯相La_2Ti_2O_7的最适合的烧结温度为1250℃,时间8 h。X射线衍射表明晶体呈单斜结构,具有P2_1空间群。Ta~(5+)掺入La_2Ti_2O_7晶格中,占据Ti~(4+)位置,由于Ta~(5+)半径(0.65?)大于Ti~(4+)半径(0.604?),Ta-LTO晶体的粉末X射线衍射向大角度移动。LTO单晶(400)面的摇摆曲线显示其半高宽为19弧秒,表明单晶具有较高的结晶质量。EDS成分分析表明Ta均匀掺杂在LTO单晶内,形成纯相Ta-LTO。退火后的LTO及Ta-LTO晶体在可见和近红外光范围内具有高达80%的透过率。单晶的介电性能测试(25~300℃,10~4 Hz~10~6 Hz)结果表明,Ta掺杂不仅提高了LTO晶体的介电性能,也降低了介电损耗。在低温区,LTO及Ta-LTO晶体都表现出本征的介电响应。大于200℃时,介电常数及损耗随着温度的增加呈指数形式快速增加,这是因为温度升高氧空位移动速度增加,导致电导率增大从而电流增大。尽管LTO及Ta-LTO单晶在1200℃退火1 h,晶体颜色由黑色变为透明,但是晶体中仍然存在一些氧空位。由于氧空位引起的介电异常,采用电模量谱扣除电导背底,计算出Ta-LTO单晶的活化能为1.16 eV,接近电导率的活化能0.96 eV,初步判断此介电异常是因为氧空位空穴的跳跃运动引起的。此外,还探讨了该材料其它介电异常行为,在150℃~250℃温度范围内的某一点出现介电常数峰,相应温度对应介电损耗峰,而且此峰出现的位置随着频率的降低移向高温。高温拉曼研究显示,LTO晶体在20℃~250℃温度范围内拉曼峰发生了变化,有些峰逐渐消失,说明温度增加引起的结构相变是一个持续的过程,不是一个重造的过程。最后,对于不同掺杂浓度Ta的LTO陶瓷,随着Ta含量的增加,晶胞参数a和b增加,c减小。所有的样品都具有LTO单晶相同的结构,室温下具有P2_1空间群。陶瓷的介电测试分析表明,在100℃~300℃,LTO及Ta-LTO陶瓷的介电测试并没有发现任何结构相变,进一步证明本课题研究LTO单晶的必要性,为接下来更多的研究提供可靠的参考依据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 鲁勇军,余珏,任燕华,胡保卫;细胞和组织介电性能研究[J];中国医学科学院学报;1995年04期
2 Augenie;M.Bishai;B.H.F.Al—Khayat;段怀虚;;电瓷材料的介电性能和物理机械性能[J];电瓷避雷器;1987年01期
3 Marvin L.Bromberg;顾宁君;;介电性能的测量和应用[J];绝缘材料通讯;1987年03期
4 汤永年;;无气隙绝缘材料[J];绝缘材料通讯;1987年06期
5 周祝林;玻璃钢及蜂窝夹层的高频介电性能[J];物理;1988年04期
6 肖鸣山,王成建,庄得新,许文义;改性SrTiO_3陶瓷的介电性能与高压瓷介电容器[J];电子元件与材料;1988年04期
7 孔宪福;低聚酯的发泡研究和亲水性泡沫聚氨酯的制备[J];塑料科技;1988年06期
8 刘安石,赵宗亮;微波介质陶瓷材料[J];硅酸盐通报;1988年02期
9 杜海清;肖汉宁;唐绍裘;;影响铝质电瓷介电性能诸因素的研究[J];电瓷避雷器;1988年02期
10 何大珍;四硼酸锂单晶的弹性、压电及介电性能[J];压电与声光;1989年03期
11 杨鸾;;天然橡胶掺入虫胶后介电性能的变化[J];林产化工通讯;1989年02期
12 范福康;唐晓霞;;Ti/Sr比对SrTiO_3晶界层电容器性能的影响[J];南京工业大学学报(自然科学版);1989年01期
13 李翠平;赵焕绥;房昌水;张沛霖;钟维烈;张磊;;两种TGS晶体在低温下的热电和介电性[J];山东大学学报(自然科学版);1989年01期
14 吴瑞珠;车国金;;温度对塑料介电性能的影响[J];电子工艺技术;1983年11期
15 刘树全;漆宗能;;加工条件对聚对苯二甲酸乙二酯介电性能的影响[J];绝缘材料通讯;1983年04期
16 宋麦丽;崔红;闫联生;王涛;;高硅氧/有机硅透波材料介电性能实验分析[J];固体火箭技术;2006年05期
17 陈平,王明寅,陈辉,刘其贤;玻璃纤维增强环氧基复合界面介电性能的研究[J];玻璃钢/复合材料;1995年02期
18 李玲霞,吴霞宛,张志萍,王洪儒;一种设计无机介质材料介电性能的新方法[J];硅酸盐通报;2001年06期
19 肖谧,王洪儒,贺宏朝;Nd_2Ti_2O_7-BaTiO_3-TiO_2系陶瓷的相结构和介电性能研究[J];硅酸盐学报;1998年05期
20 黎女;;影响电瓷介电性能的诸因素[J];电瓷避雷器;1981年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 肖瑗;丁佳钰;王丽熙;张其土;;BaO-CeO_2-kTiO_2微波介质陶瓷的物相组成与介电性能[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
2 李建伟;聂延平;程翔宇;;浅谈复合材料制件的高频介电性能[A];中国电子学会化学工艺专业委员会第五届年会论文集[C];2000年
3 马青;;骨骼肌细胞介电性能的研究[A];中国生理学会第六届全国青年生理学工作者学术会议论文摘要[C];2003年
4 党智敏;赵淑金;南策文;;不同介电性能的聚合物基复合材料的研究进展[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
5 沈建红;崔学民;周济;李龙土;;BaO-Ti_O2-SiO_2-B_2O_3系玻璃陶瓷的制备和介电性能研究[A];第十三届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2004年
6 刘韩星;郝华;陈磊;刘洋;熊博;尧中华;曹明贺;;BaTiO_3-BiScO_3基宽温稳定型陶瓷的制备及介电性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第1分册)[C];2010年
7 李涛;徐强;刘玲;王富耻;;Sm_2Zr_2O_7/SiO_2复合材料的制备及介电性能研究[A];第十五届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2008年
8 崔学民;韩要丛;刘海锋;周济;;水对碱矿渣胶凝材料介电性能的影响[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
9 崔学民;韩要丛;刘海锋;曹德光;周济;;水对碱矿渣胶凝材料介电性能的影响(Ⅱ)[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
10 陈玮;董纪鹏;何飞;罗澜;;CeO_2对镁铝硅钛系统微晶玻璃的相变和介电性能影响[A];2005中国硅酸盐学会特种玻璃分会学术研讨会会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 禹旺兵;低维半导体纳米结构带隙漂移以及介电性能调控的键驰豫理论研究[D];湖南师范大学;2018年
2 吴忧;基于Fe、Mn的巨介电材料性能及调控研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
3 孙玥;宽温MLCC介质新材料及其介电性能产生机制研究[D];武汉理工大学;2015年
4 文利平;Ba(Mg_(1/3)B"_(2/3))O_3 叠层薄膜的微观结构与介电性能研究[D];武汉理工大学;2015年
5 刘雷鹏;改性石墨烯/聚酰亚胺复合材料制备与介电性能研究[D];中国地质大学(北京);2018年
6 胡星;改性铅基钙钛矿陶瓷的结构与介电性能[D];浙江大学;2004年
7 李玲霞;亚微米BaTiO_3 X7R MLC细晶陶瓷介质材料的介电性能研究[D];天津大学;2003年
8 王伟;纳米添加剂对Ba(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_3微波陶瓷介电性能的影响研究[D];天津大学;2005年
9 张辉;系列类钙钛矿化合物的组成、结构与介电性能关系的研究[D];武汉理工大学;2006年
10 陈国华;低温共烧玻璃陶瓷材料的制备及性能、机理研究[D];中南大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩伟丹;液相法制备氧化铝微波陶瓷及其介电性能研究[D];华北理工大学;2018年
2 秦杨晓;氧化物包覆钛酸锶钡陶瓷的制备与介电性能研究[D];长安大学;2018年
3 任新苗;CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料的制备与性能研究[D];长安大学;2018年
4 李琳;MMT/SiO_2/LDPE复合材料介电性能研究[D];哈尔滨理工大学;2018年
5 陈均优;高介电低损耗玻璃陶瓷材料的制备及介电性能研究[D];北京有色金属研究总院;2018年
6 汪汇源;PVDF介电功能复合材料的制备和性能研究[D];北京化工大学;2018年
7 王慧;La_2Ti_(2-x)Ta_xO_7铁电单晶的光学浮区晶体生长及介电性能研究[D];上海应用技术大学;2018年
8 张云龙;稀土元素改性BaTiO_3的制备及其介电性能研究[D];国防科学技术大学;2016年
9 杨靖鹏;溶胶凝胶法制备CaCu_3Ti_4O_(12)材料及其介电性能的研究[D];湖北大学;2017年
10 闫欠;聚酰亚胺/聚偏氟乙烯功能膜的制备及性能研究[D];陕西理工大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 天马集团公司市场信息部咨询工程师 赵鸿汉;轻量化的重头戏[N];中国纺织报;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978