一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶及其加工方法，包括：弛豫铁电单晶为Eu掺杂的PMN

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶及其加工方法


[0001]本专利技术涉及一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶及其加工方法。

技术介绍

[0002]铁电陶瓷材料是由许多不同取向单晶所组成。相较于陶瓷，晶体具有各向异性特点，其晶体物理性能可通过晶向的选取进行优化。从应用及理论研究角度出发，铁电研究人员对具有优良压电性能铁电晶体的渴望是由来已久的。20世纪50年代，钛酸钡晶体已被合成并研究，但由于其压电性能与其陶瓷相差不大，因此，在压电应用方面，钛酸钡晶体的关注度不高。
[0003]随着PZT陶瓷的不断成熟，掺杂对压电性能的改进也到达了瓶颈，人们也开始尝试生长PZT单晶，但可惜的是无法得到具有理想成色和尺寸的PZT晶体。由于大尺寸PMN
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PT晶体生长工艺较为成熟，因而国际主流商用弛豫铁电单晶为PMN
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PT晶体。
[0004]另一方面，PMN
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PT单晶虽然在尺寸方面已可满足大部分压电器件的使用需求，但是晶体成分均匀性差、相变温度、矫顽场低一直是阻碍弛豫铁电单晶广泛应用的重要问题。为了获得更好的成分均匀性，更高的相变温度和矫顽场，可以通过掺杂不同元素改善单晶的综合性能，为此我们提出一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶及其加工方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶及其加工方法，以解决上述
技术介绍
中提出的改进掺杂晶体的加工，由于弛豫铁电单晶主要采用Bridgman法生长，因此杂质元素含量在晶体中均匀性差，需要生长出性能均匀，可以产业化应用的性能优异的单晶问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶，包括：弛豫铁电单晶为Eu掺杂的PMN
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PT单晶；
[0007]还包括以下原料：
[0008]PbO、MgNb2O6、TiO2、Eu2O3。
[0009]优选的，所述各原料按重量份数计为：
[0010]PbO：410份
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430份，MgNb2O6：120份
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140份，TiO2：45份
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52份，Eu2O3：1.4份
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1.9份。
[0011]优选的，所述各原料按重量份数计为：
[0012]PbO：420.94份，MgNb2O6：130.86份，TiO2：48.20份，Eu2O3：1.66份。
[0013]一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶的加工方法，包括如下步骤：
[0014]a、一次球磨：根据需求的PT含量和掺杂元素含量按化学配比进行计算后合成初始原料，加入酒精进行球磨，使原料混合均匀；
[0015]b、二次球磨：前述原料混合好后进行分离烘干和烧结，然后将原料过筛进行二次球磨。；
[0016]c、烧结：按照生长单晶的尺寸进行压块后烧结；
[0017]d、单晶生长：将烧结好的块体放入铂金坩埚中按Bridgman法进行单晶生长。
[0018]优选的，在步骤a中，加入的酒精按体积份数计为40份。
[0019]优选的，在步骤b中，在950℃下烧结4h后取出，然后测试XRD排除焦绿石相的生成，烧结后无焦绿石相生成开始二次球磨。
[0020]优选的，在步骤d中，在生长出的单晶上取样测试XRD，证实为单一方向生长出的单晶，在单晶上取样测试基础性能。
[0021]优选的，所述测试基础性能为：压电性能、介电性能、矫顽场、相变温度。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术的单晶原料合成过程可以较好的合成出钙钛矿相，有助于后续单晶的生长；本专利技术生长出的掺杂单晶相较于未掺杂单晶，压电性能更优异，相变温度较高，性能更均匀。
附图说明
[0024]图1为生长出的单晶图；
[0025]图2为压电性能测试图；
[0026]图3为电滞回线测试图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图1
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3，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例1
[0029]本专利技术提供一种技术方案：一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶，包括：弛豫铁电单晶为Eu掺杂的PMN
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PT单晶；
[0030]还包括以下原料：
[0031]PbO、MgNb2O6、TiO2、Eu2O3。
[0032]优选的，所述各原料按重量份数计为：
[0033]PbO：410份
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430份，MgNb2O6：120份
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140份，TiO2：45份
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52份，Eu2O3：1.4份
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1.9份。
[0034]优选的，所述各原料按重量份数计为：
[0035]PbO：420.94份，MgNb2O6：130.86份，TiO2：48.20份，Eu2O3：1.66份。
[0036]一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶的加工方法，包括如下步骤：
[0037]a、一次球磨：根据需求的PT含量和掺杂元素含量按化学配比进行计算后合成初始原料，加入酒精进行球磨，使原料混合均匀；
[0038]b、二次球磨：前述原料混合好后进行分离烘干和烧结，然后将原料过筛进行二次球磨。；
[0039]c、烧结：按照生长单晶的尺寸进行压块后烧结；
[0040]d、单晶生长：将烧结好的块体放入铂金坩埚中按Bridgman法进行单晶生长。
[0041]优选的，在步骤a中，加入的酒精按体积份数计为40份。
[0042]优选的，在步骤b中，在950℃下烧结4h后取出，然后测试XRD排除焦绿石相的生成，烧结后无焦绿石相生成开始二次球磨。
[0043]优选的，在步骤d中，在生长出的单晶上取样测试XRD，证实为单一方向生长出的单晶，在单晶上取样测试基础性能。
[0044]优选的，所述测试基础性能为：压电性能、介电性能、矫顽场、相变温度。
[0045]实施例2
[0046]为了获得所需的PMN
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PT中的PT组分，以达到所需的高性能组分区域，需要合理计算各原料的配比。根据相图以及对PMN
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PT单晶的研究，选择32PT的组分进行原料合成，按600g原料需求进行配比。其中PbO的相对分子质量为223.2，MgNb2O6为306.1，TiO2为79.9，Eu2O3为351.9，根据需求质量和PMN
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32PT的相对分子质量318.14计算出所需的物质的量，然后根据元素占比分别计算出各原料所需要的质量分别为PbO 420.94g，Mg本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶，其特征在于：包括：弛豫铁电单晶为Eu掺杂的PMN
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PT单晶；还包括以下原料：PbO、MgNb2O6、TiO2、Eu2O3。2.根据权利要求1所述的一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶，其特征在于：所述各原料按重量份数计为：PbO：410份
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430份，MgNb2O6：120份
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140份，TiO2：45份
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52份，Eu2O3：1.4份
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1.9份。3.根据权利要求2所述的一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶，其特征在于：所述各原料按重量份数计为：PbO：420.94份，MgNb2O6：130.86份，TiO2：48.20份，Eu2O3：1.66份。4.根据权利要求1
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3任意一项所述的一种掺杂稀土元素的弛豫铁电单晶的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：a、一次球磨：根据需求的PT含量和掺杂元素含量按化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖若愚，徐卓，栾鹏，李飞，宋克鑫，郭海生，李谦，陈彦，
申请(专利权)人：江苏蓝鲸新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：