新型压电材料—PZN-PT晶体的生长

Growth of a New Piezoelectric Material—PZN-PT Crystal

(1 x)Pb(Zn1/3 Nb2 /3 )O3 -xPbTiO3 (PZN PT)系列弛豫型铁电晶体由于其压电性和电致伸缩性等性能异常优异而倍受关注。该晶体的介电常数、压电常数、介电损耗和温度稳定性等性能指标都明显优于传统的PZT类压电陶瓷 ,特别是它的机电耦合系数可高达 90 %以上 ,比传统的压电陶瓷材料约高出二三十个百分点。这些都使PZN PT弛豫型铁电晶体有可能在海军声纳、医用超声换能器等压电器件设计中得到广泛的应用 ,从而成为新一代的压电材料。鉴于 ( 1 x)PZN xPT晶体为非同成分融熔化合物 ,我们采用熔盐法生长该晶体 (x =0 .0 8)。实验中我们使用高纯的PbO或Pb3 O4、Nb2 O5 、ZnO、TiO2 为原料 ,以PbO或Pb3 O4为助熔剂 ,溶质对溶剂的摩尔比为C∶F =40∶6 0。原料混合均匀后经两次化料装于5 0× 6 0mm的铂坩埚中 ,化料温度不超过 1 0 0 0℃ ,时间 2h ,大约在 1 2 0 0℃左右的温度时可形成钙态矿结构的PZN PT晶体。该晶体在 80 0℃左右会发生由钙态矿相向焦绿石相转变的相变过程 ,所以在降温过程中必须采用快速降温的方法迅速通过焦绿石相区以避免焦绿石相的形成。晶体生长中的快速升温、保温、慢速降温和快速降温等过程由自动控温系统精确控制 ,控温精度为 0 .5℃以内。此外 ,为能生长出大尺的优质单晶 ,我们还?