新型压电单晶PMNT的退火与极化

Annealing and Poling Processes of Novel Piezoelectric PMNT Single Crystals

采用Birdgman方法生长出了大尺寸、高质量的PMNT单晶 ,其压电系数d3 3 >2 0 0 0pC/N ,机电耦合系数k3 3 大于 90 %。通常生长得到PMNT单晶容易开裂 ,晶体的内应力比较大。研究结果表明单晶内的应力主要由三种因素所形成 :( 1 )由于生长炉内的温场分布不均匀 ,在单晶内形成的热应力。( 2 )生长原料为 4种氧化物组成的 ,由于原料配料和处理过程的影响 ,很难确保组分的化学配比 ,容易造成单晶的各种缺陷 ,形成结构应力。( 3)单晶在降温通过其居里点时 ,由于电畴的形成 ,相变界面上产生晶格失配 ,形成机械应力。为了防止单晶的开裂和减少其内部应力 ,我们对生长的PMNT单晶进行了退火实验 ,发现PMNT单晶在超过一定的温度时 ,容易产生各种焦绿石相。在不同保温和降温速率条件下进行退火 ,通过比较样品的介电常数和压电常数d3 3 的变化 ,我们找到了既保持单晶介电和压电性能不变 ,又能显著减小内部应力的退火条件 ,较好了防止了单晶的开裂现象。为了获得单畴化的PMNT单晶 ,我们进行了单晶的极化研究。通过对不同温度条件下PMNT单晶电滞回线的测量 ,获得了矫顽电场和温度之间的关系 ,从而确立了PMNT单晶极化的最佳温度和电场强度条件。获得了单畴化程度高的PMNT单晶 ,为PMNT晶体的实际应用奠定了基础。