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专利号: 2014100656576
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 晶体生长〔3〕
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.铌钪酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电单晶,其特征在于:该材料化学式

为 xPb(Sc1/2Nb1/2)O3-yPb(Mg1/3Nb2/3)O3-(1-x-y)PbTiO3, 其 中:0.01 ≤ x ≤ 0.10,

0.50≤y≤0.70,1-x-y≠0,属于复合钙钛矿结构。

2.根据权利要求1 所述的铌钪酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电单晶,其特征在于:所述x=0.02~0.08,y=0.58~0.68,1-x-y=0.32~0.34。

3.根据权利要求1 所述的铌钪酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电单晶,其特征在于:优选组分为0.06 Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-0.61 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33 PbTiO3。

4.一种制备权利要求1 所述的铌钪酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电单晶的方法,其特征在于:包括如下具体步骤:a)以99.9%以上纯度的Nb2O5和Sc2O3为初始原料通过固相反应法合成前驱体ScNbO4;

以99.9%以上纯度的Nb2O5和MgO,或者Nb2O5和4MgCO3??Mg(OH)2??4H2O为初始原料通过固相反应法合成前驱体MgNb2O6;

b)按照化学式xPb(Sc1/2Nb1/2)O3-yPb(Mg1/3Nb2/3)O3-(1-x-y)PbTiO3的组成称取前驱体ScNbO4、前驱体MgNb2O6、99.99%以上纯度的初始原料PbO(或Pb3O4)和99.99%以上纯度的初始原料TiO2,进行球磨使其混合均匀,其中:0.01≤x≤0.10,0.50≤y≤0.70,1-x-y≠0; c)将混合均匀的原料装入铂坩埚中,铂坩埚加盖后置于晶体生长炉中,采用坩埚下降法进行晶体生长,工艺参数包括:熔料区炉温1350~1470℃,熔料保温时间12~24小时,炉膛轴向温度梯度20~47℃/cm,坩埚下降速度0.1~1.5mm/h;

d)生长结束后,待晶体炉自然冷却至室温,剥离坩埚即得到单晶。

5.根据权利要求4所述的制备权利要求1所述铌钪酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电单晶的方法,其特征在于:所述步骤b)中的球磨为干法球磨或湿法球磨,球磨时间8~20小时。

6.根据权利要求4所述的制备权利要求1所述铌钪酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电单晶的方法,其特征在于:所述步骤c)中的铂坩埚的含铂纯度不低于99.9%。

7.根据权利要求4所述的制备权利要求1所述铌钪酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电单晶的方法,其特征在于:所述步骤c)中的铂坩埚的底部设有一圆筒状选晶器,圆筒状选晶器的长径比不小于1。

8.一种制备权利要求1 所述的铌钪酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电单晶的方法,其特征在于:包括如下具体步骤:a)以99.9%以上纯度的Nb2O5和Sc2O3为初始原料通过固相反应法合成前驱体ScNbO4;

以99.9%以上纯度的Nb2O5和MgO,或者Nb2O5和4MgCO3??Mg(OH)2??4H2O为初始原料通过固相反应法合成前驱体MgNb2O6;

b)按照化学式xPb(Sc1/2Nb1/2)O3-yPb(Mg1/3Nb2/3)O3-(1-x-y)PbTiO3的组成称取前驱体ScNbO4、前驱体MgNb2O6、99.99%以上纯度的初始原料PbO(或Pb3O4)和99.99%以上纯度的初始原料TiO2,配制晶体原料,其中:0.01≤x≤0.10,0.50≤y≤0.70,1-x-y≠0;

c)助溶剂采用99.99%以上纯度的PbO 或Pb3O4,助溶剂加入量为原料总质量的50~

80%;

d)晶体原料和助溶剂经干法或湿法球磨混合均匀,球磨时间8~20小时;

e)将混合均匀的原料装入铂坩埚中,铂坩埚加盖后置于晶体生长炉中化料,化料温度

1200~1350℃,保温时间12~24小时;

f)原料熔化后,进行连续缓慢冷却,工艺参数包括:缓慢冷却开始温度为化料温度,缓慢冷却速度1~15℃/天,缓慢冷却结束温度900℃;

g)缓慢冷却结束后随炉冷却至室温,用热硝酸溶解掉助溶剂,即可得到所需单晶。