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铌酸钾钠压电单晶的无籽固相生长、结构与性能研究
【作者】 江民红; 张津玮; 赵光乾; 顾正飞; 成钢; 刘心宇; 李林; 杜玉松; 饶光辉;
【机构】 桂林电子科技大学材料科学与工程学院;
【摘要】 以超低含量(小于0.5at.%)的LiBiO3(LB)为助熔剂、采用传统的陶瓷工艺(无籽固相生长技术)制备出较大的铌酸钾钠(K0.5Na0.5NbO3,KNN)单晶,其生长工艺简单、易重复。所制备的单晶最大尺寸达到厘米级别。研究了成分、最高生长温度和时间等对晶体生长的影响规律。采用Avrami动力学理论分析了晶体的生长动力学过程。利用XRD粉末和单晶衍射方法对晶体样品进行了结构与晶向测定。采用偏光显微镜和透射电镜(TEM)观察了晶体样品的畴结构。结果表明,所制备的KNN晶体样品具有高质量的单晶结构,室温下具有正交相钙钛矿结构,晶体中具有相互平行的单一层状畴结构,畴的宽度约在几百微米,畴壁垂直于[111]晶向。对晶体的介电、压电与铁电性能进行了测试分析。晶体样品的介电温谱表明,KNN晶体的介电常数随着温度的变化呈现典型的一级相变,正交铁电相与四方铁电相的转变温度在155℃,对应的热滞温区约为20℃C,四方铁电相与立方顺电相的转变温度为405℃,对应的热滞温区约为10℃C。分别采用铁电分析仪和Rayleigh理论对晶体的铁电性能、压电系数和压电本征贡献进行了测试。结果表明,(001)定向KNN单晶的最大压电常数最高可达350pC/N。当外加电场E0=1 kV/cm,单晶的压电本征贡献为91.5%。但目前KNN晶体的介电损耗普遍偏大,有待于进一步研究提高。
- 【会议录名称】 第十七届全国晶体生长与材料学术会议摘要集
- 【会议名称】第十七届全国晶体生长与材料学术会议(CCCG-17)
- 【会议时间】2015-08-11
- 【会议地点】中国黑龙江哈尔滨
- 【分类号】O614.112;O78
- 【主办单位】中国硅酸盐学会晶体生长与材料分会