[發(fā)明專利]弛豫鐵電單晶鈮鈧酸鉛在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201310519614.6 | 申請(qǐng)日： | 2013-10-29 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN103541013A | 公開(kāi)（公告）日： | 2014-01-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王祖建;龍西法;李修芝;何超;劉穎;李濤;龐東方 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所 |
| 主分類號(hào)： | C30B29/30 | 分類號(hào)： | C30B29/30;C30B9/04;C30B9/12 |
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| 地址： | 350002 *** | 國(guó)省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 弛豫鐵電單晶鈮鈧酸鉛 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種晶體材料，特別是涉及一種弛豫鐵電晶體材料。具體而言，本發(fā)明涉及到具有復(fù)合B位結(jié)構(gòu)的一元鐵電晶體，及其生長(zhǎng)工藝、結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能。
背景技術(shù)
20世紀(jì)50年代末，前蘇聯(lián)學(xué)者Smolensky等人首次合成了具有復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈮鎂酸鉛[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3,簡(jiǎn)記為PMN]。PMN具有獨(dú)特的鐵電弛豫特性，即彌散相變和頻率色散特性，這一現(xiàn)象將傳統(tǒng)電解質(zhì)理論認(rèn)為無(wú)關(guān)聯(lián)的弛豫現(xiàn)象和鐵電現(xiàn)象聯(lián)系到一起。后來(lái)，人們將PMN類材料稱為弛豫鐵電體，而將BaTiO3等鐵電材料稱為普通鐵電體或正常鐵電體。自此，關(guān)于弛豫鐵電體的研究引起了人們的廣泛關(guān)注。弛豫鐵電體與鈦酸鉛固溶形成的鐵電固溶體表現(xiàn)出優(yōu)異的壓電性能，典型的如(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(簡(jiǎn)稱：PMN-PT)和(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(簡(jiǎn)稱：PZN-PT)，其機(jī)電耦合系數(shù)k33>90%，壓電系數(shù)d33>2000pC/N。弛豫鐵電固溶體材料由于其超高的壓電性能，成為新一代超聲換能器、傳感器和驅(qū)動(dòng)器的核心壓電材料。然而，PMN-PT和PZN-PT由于其居里溫度低，且存在更低的相變溫度，使其容易退極化，限制了實(shí)際應(yīng)用的溫度范圍。因此，需要探索新的具有高居里溫度的弛豫鐵電體。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開(kāi)一種弛豫鐵電單晶Pb(Sc1/2Nb1/2)O3，簡(jiǎn)稱PSN。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明制備的弛豫鐵電晶體鈮鈧酸鉛，該晶體化學(xué)式為Pb(Sc1/2Nb1/2)O3，屬于鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明采用頂部籽晶法生長(zhǎng)，包括如下步驟：將初始原料PbO、Sc2O3和Nb2O5按照Pb(Sc1/2Nb1/2)O3分子式的化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行稱重，混合研磨，裝入鉑金坩堝，將坩堝放入熔鹽爐，調(diào)中，籽晶用鉑絲在籽晶桿一端綁好，把桿裝在爐架上，調(diào)中，將爐子、坩堝和籽晶桿三者一起調(diào)中，保證其中心在一條直線上，蓋好爐蓋；升溫至1080℃，恒溫2d,下籽晶找生長(zhǎng)點(diǎn)，嘗試確定為1060℃，最終確定1060℃進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，降溫速率為2℃/d，降至1000℃時(shí)提起晶體，退火至室溫，得到Pb(Sc1/2Nb1/2)O3晶體樣品。
本發(fā)明是基于尋找新型弛豫鐵電晶體而進(jìn)行的。PSN作為具有弛豫性的鐵電材料，具有很好的研究?jī)r(jià)值。首先是晶體生長(zhǎng)，通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)摸索，探索最佳的助熔劑和生長(zhǎng)區(qū)間，最終得到質(zhì)量較高的大塊晶體，用X-射線粉末衍射確定結(jié)構(gòu)，然后，對(duì)其電學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試分析。
附圖說(shuō)明
圖1生長(zhǎng)得到的PSN晶體
圖2PSN晶體的粉末衍射圖譜
圖3PSN晶體的電滯回線
圖4PSN晶體的介電溫譜
具體實(shí)施方式
例1：采用頂部籽晶法生長(zhǎng)PSN晶體。
(1)配料，按一定的化學(xué)計(jì)量比稱取PbO、Sc2O3和Nb2O5原料，混合、研磨，裝入鉑金坩堝。
(2)綁籽晶，將切好的籽晶用鉑絲綁在籽晶桿的一端。
(3)裝爐，把坩堝放入熔鹽爐中，籽晶桿固定在爐架上，調(diào)中，保證爐子、坩堝、籽晶三者的中心在一條直線上，蓋好爐蓋。
(4)生長(zhǎng)，設(shè)定溫控程序，升溫至1080℃，恒溫2d，下籽晶找飽和點(diǎn)，摸索確定為1060℃，2℃/d降溫開(kāi)始晶體生長(zhǎng)。
(5)退火，溫度降至1000℃左右，晶體尺寸足夠大，慢慢提起晶體，2d降至室溫，開(kāi)爐取出晶體。
以上得到的樣品即為本發(fā)明研制的鐵電晶體如圖1所示。
例2：陶瓷的結(jié)構(gòu)確定。
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