[發(fā)明專利]鈣鈦礦結(jié)構(gòu)弛豫鐵電單晶鈮銦酸鉛?鈮鎂酸鉛?鈦酸鉛的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310410388.8
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN104419984B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅豪甦;王西安;林迪;趙祥永;王升;徐海清;李曉兵;張海武;鄧昊;陳建偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B11/00
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙)31261
• 代理人: 曹芳玲,鄭優(yōu)麗

1.一種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)弛豫鐵電單晶鈮銦酸鉛-鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛的制備方法，其特征在于，所述鈣鈦礦結(jié)構(gòu)弛豫鐵電單晶鈮銦酸鉛-鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛的化學(xué)組成為(1-x-y)Pb(In_1/2Nb_1/2)O_3?-yPb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-?xPbTiO₃，其中x=0.20～0.45，y=0.15～0.70，所述制備方法包括如下步驟：

（1）首次晶體生長原料的制備：稱取In₂O₃、MgO、Nb₂O₅、鉛的氧化物和TiO₂，球磨或研磨混合均勻、燒結(jié)，以制得首次晶體生長原料，其中所述鉛的氧化物為PbO和/或Pb₃O₄，其中，所述首次晶體生長原料的Pb、In、Nb、Mg和Ti的摩爾比為1：（1-x-y）/2：（（1-x-y）/2+2y/3）：y/3：x；

（2）首次晶體生長：將所述首次晶體生長原料置于坩堝中，密封坩堝后入爐并進行升溫熔料、坩堝下降法晶體生長、以及晶體降至室溫，以制得首次生長的晶體；

（3）再次晶體生長原料的制備：稱取In₂O₃、MgO、Nb₂O₅、鉛的氧化物和TiO₂，球磨或研磨混合均勻、燒結(jié)，以制得再次晶體生長原料，其中所述再次晶體生長原料中Pb、In、Nb、Mg和Ti的摩爾比為（1±Δx）：（1-x-y）/2：（（1-x-y）/2+2y/3）：y/3：（?x±Δx），其中Δx根據(jù)前次晶體生長參數(shù)設(shè)定；

（4）再次晶體生長：將所述再次晶體生長原料置于所述步驟（2）的坩堝中，密封坩堝后入爐進行升溫熔料、在前次生長的晶體上繼續(xù)坩堝下降法晶體生長、以及晶體降至室溫，以制得所述鈣鈦礦結(jié)構(gòu)弛豫鐵電單晶鈮銦酸鉛-鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前次晶體生長參數(shù)包括前次晶體生長的生長界面的溫度梯度、前次晶體生長的熔區(qū)寬度、前次晶體生長速率、以及前次晶體生長的泡生時間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，0<Δx<x，優(yōu)選為0<Δx<x/3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）和所述步驟（3）中的原料的純度大于4N。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）和所述步驟（3）中的燒結(jié)是在900～1100℃預(yù)燒4～8小時，或是壓制為塊狀后在900～1250℃預(yù)燒2～12小時。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中的坩堝的形狀是圓錐、圓柱、四方及其他異形；所述坩堝采用多層或單層坩堝。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中的晶體生長采用自發(fā)結(jié)晶法，所述坩堝為圓錐形鉑金坩堝。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中的晶體生長采用籽晶誘導(dǎo)生長，所述坩堝為圓柱型鉑金坩堝，所述籽晶為<001>、<110>、或<111>取向籽晶。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）和所述步驟（4）中的升溫熔料是從室溫升至1250～1500℃并保溫2～20小時進行熔料。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟（2）和所述步驟（4）的坩堝下降法晶體生長中，沿坩堝下降方向的最大溫度梯度為50～70℃/cm，下降速率為0.1～1.5mm/h。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的制備方法，其特征在于，重復(fù)步驟（3）到（4）兩次以上。

12.一種由權(quán)利要求1至11中任一項所述的制備方法制備的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)弛豫鐵電單晶鈮銦酸鉛-鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛，其特征在于，所述單晶的晶體尺寸直徑大于3英寸，長度為200～260mm，純?nèi)较噔}鈦礦結(jié)構(gòu)區(qū)域占80%以上，處于準(zhǔn)同型相界附近。