[發明專利]鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛基高溫壓電材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410424420.2
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN105374931A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 陳夏夏;許桂生;劉錦峰;楊丹鳳;劉瑩
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01L41/187
• 分類號: H01L41/187;H01L41/39;H01L41/41;C30B29/32;C30B29/22;C30B11/00;C04B35/472;C04B35/622
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

1.一種鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛基高溫壓電材料的制備方法，其特征在于，所述鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛基高溫壓電材料具有ABO3鈣鈦礦型復合氧化物結構，組成的化學式為(1-x)Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-xPbTiO3+yA2Oa+zB2Ob，其中 0.50<x<1，元素A為ABO3中A位摻雜元素，選自Li+、Na+、K+、Ba2+、Sr2+、Ca2+、和La3+中的至少一種，元素B為ABO3中B位摻雜元素，選自Zn2+、Ni2+、Mn2+、Sc3+、Fe3+、In3+、Ga3+、Co3+、Cr3+、Mn3+、Mn4+、Zr4+、Nb5+、Ta5+、Sb5+、V5+、和W6+中的至少一種，a為元素A的摻雜價態，b為元素B的摻雜價態，0≦y≦5mol%，0≦z≦10mol%，且y+z≦10mol%；

所述鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛基高溫壓電材料為BMT-PT單晶，工作溫度區間為室溫—600℃，在工作溫度區間內的介電常數40F/m—180000F/m；

所述鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛基高溫壓電材料是通過高溫溶液生長方法，所述方法包括：

1）依據所述鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛基高溫壓電材料的化學式中金屬元素之間的摩爾比，稱取金屬氧化物粉末作為原料粉末，其中，Bi 的氧化物為Bi2O3，Mg的氧化物為MgO，Ti的氧化物為TiO2，Pb 的氧化物為PbO和/或Pb3O4；

2）稱取為原料粉末質量20—90%的助熔劑，與原料粉末均勻混合，得到制備所述鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛基高溫壓電材料的起始料，其中助熔劑為氧化鉛、四氧化三鉛、氟化鉛、氧化鉍、氟化鉍、氧化硼、氯化鈉、氯化鉀中的至少一種；

3）將步驟2）制備的起始料，依次經過保溫處理和降溫處理，得到所述鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛基高溫壓電材料的晶體毛坯，其中，保溫處理的參數為：在 1100-1300℃保溫2-20小時；降溫處理為，以0.5-200℃/小時的速度冷卻至室溫；

4）將步驟3）制備的晶體毛坯進行酸洗，即得所述鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛基高溫壓電材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，0.5＜x≦0.70。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2）中，助熔劑為原料粉末質量20—60%。