一种生长Ga_3PO_7晶体的新助熔剂体系

在MoO3-K2CO3体系中,借助于自发成核法,与MoO3-Li2CO3体系进行对照,找到一个新的适合Ga3PO7晶体生长的助熔剂体系;在新助熔剂体系下,采用顶部籽晶法生长出厘米级Ga3PO7晶体,晶体尺寸为30mm×21mm×9mm;对其基本性质进行表征,在测试范围内所生长的Ga3PO7晶体透过率均在80%以上,具有高的透过率和宽的透过范围。

Ga_3PO_7晶体的非弹性振动特性

采用拉曼散射技术,从声子角度研究了Ga3PO7晶体的非弹性振动特性,主要内容为:采用位置对称性法从理论上计算了晶体的晶格振动模式,判定了晶体共有27个拉曼活性模,其振动模式为Γ=7A1+10E,可看作由PO3-4集团形成的晶体的内振动模和由PO3-4集团、O和Ga原子形成的晶体的外振动模组成;通过室温拉曼光谱实验观测到了晶体的16个拉曼活性模,包括8个外振动模和6个内振动模,并对各模进行了指认,其中高波段的声子模主要为PO4四面体的内振动模。由于晶体结构缺陷和某些内、外振动模的耦合等原因,观测到的振动模数量明显少于理论预测值。

高温条件下Ga_3PO_7晶体热学及声表面波性质的理论研究

高温压电晶体是许多机电器件必需的一种多功能材料,Ga_3PO_7晶体的居里温度高达1364?C,可应用于高温极限条件.但是预测高温极限条件下晶体的结构以及物理性质的问题采用实验研究的手段非常困难,而理论上的预测未见研究.本文采用密度泛函-准谐振近似理论计算了温度在0—1200?C范围内Ga_3PO_7晶体的结构常数和热学性质,结果表明Ga_3PO_7晶体的晶格常数a和c随温度的升高呈线性增大,且c方向受温度影响更为显著;晶体的密度随温度的升高而减小,计算的a和c方向平均热膨胀系数分别为1.67×10^(-6)K^(-1)和3.58×10^(-6)K^(-1),高温区定压热容为2.067 J/g·K,与实验值一致.计算了从常温到高温下该晶体的弹性常数以及体弹性模量的变化,研究了高温条件下的声表面波特性,发现随着温度的升高,声表面波速度浮动较小,而机电耦合系数略有增大;在传播角为151?时该晶体具有较好的温度稳定性且机电耦合系数达到最大值,这表明Ga_3PO_7晶体是一种有望应用于高温环境下的压电晶体.

不同温度下Ga_3PO_7晶体的声表面波特性研究

针对Ga3PO7晶体的压电特性,利用克里斯托夫方程计算了0~120℃范围内7个不同温度点的Ga3PO7的X、Y、Z切型传播角度为0°~180°的声表面波速度、机电耦合系数、能流角。结果表明,Z切型的Ga3PO7晶体受温度的影响较大,X和Y切型的温度稳定性相对Z切型较好,且这两种切型的SAW传播速度都与石英晶体相当。X切型中最佳传播角度情况下的机电耦合系数为0.532%,是石英晶体的2倍,而Y切型中最佳情况下的机电耦合系数可以达到1.041%,是石英晶体的4倍多。

Ga_3PO_7晶体结构及声表面波特性研究

本文采用第一性原理方法研究了磷酸三镓(Ga3PO7)晶体的几何结构和电子结构。计算了该晶体X,Y,Z切型传播角度为0～180°的声表面波速度,机电耦合系数和能流角。第一性原理研究表明该晶体具有较强的共价键结构特征,其带隙为3.646 eV,属于直接带隙材料。计算结果表明其声表面波速度范围为3620～3850 m/s,与石英晶体相当,但其Y切型的机电耦合系数最高可达1.075%,是石英晶体的三倍。