弛豫铁电单晶的生长、性能及应用
单晶材料的生长及应用
单晶材料的生长及应用单晶材料是一种高纯度、高质量的材料，由于其结晶形态独特，因此在材料研究、电子设备、光学装置、传感器等领域有着广泛的应用。
本文将从单晶材料的生长及其应用两个方面进行论述。
一、单晶材料的生长单晶材料的生长是制备高纯度、高质量单晶的重要步骤。
通常采用质晶生长法、气相生长法、液相生长法、熔体法等方法进行单晶材料的生长。
1. 质晶生长法质晶生长是通过熔融物料中的慢冷过程而获得单晶。
材料首先被融化，然后在恒定温度下缓慢冷却。
在冷却过程中，熔体的成份逐渐结晶，通过控制结晶速率和温度，使得晶体在相似的晶体学方向上生长，从而获得高质量的单晶。
2. 气相生长法气相生长是通过热分解气体、化学反应、沉积等方式在固定位置上生长单晶。
在气相生长过程中，单晶在半导体材料工业、电子器件及其他光学应用中得到广泛运用。
3. 液相生长法液相生长法是指利用溶剂在有机液相或高熔点固体溶剂中生长单晶。
在液相生长过程中，贵金属及宝石类制品、化学物质、波长选择性钙钛矿、氧化物等单晶特许材料都能被制造。
4. 熔体法熔体法通常是通过熔融材料注入熔体中，在高温条件下快速冷却形成单晶。
在熔体法中，电子金属材料、高冰温超导体、稀土元素及其化合物、金属材料等都能被制造。
二、单晶材料的应用单晶材料在电子学、光学、传感器、医学、材料工业等领域都有广泛的应用。
1. 电子学单晶材料在电子产品及半导体制造行业有广泛的应用。
例如，硅单晶是半导体制造中最常用的单晶材料。
2. 光学单晶材料在光学设备制造等领域有着重要的应用价值。
例如，蓝宝石单晶、铝氧化物单晶等材料都是高品质的激光晶体材料。
3. 传感器单晶材料还可被应用于传感器制造。
例如，压阻式传感器中常用的压电晶体就是一种单晶材料，它能够用来测量压力、重量、温度等参数。
4. 医学单晶材料在医学领域也有着广泛的应用，例如用于人工晶体的制造。
5. 材料工业单晶材料在材料工业中也发挥着重要的作用，例如，金属锆单晶制成的喷气式发动机叶片，能够提高航空和航天领域中的效率。
大尺寸PMT-PT单晶生长、结构与电学性能
ＤＯＩ：１０．１６１８５／ｊ．ｊｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．２０２１．０４．００２ｈｔｔｐ：／／ｘｂ．ｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ大尺寸ＰＭＴ ＰＴ单晶生长、结构与电学性能朱乾隆，惠增哲，李晓娟，陈怡菲，龙 伟（西安工业大学材料与化工学院／陕西光电功能材料与器件重点实验室，西安７１００２１）摘 要： 为了探究大尺寸ＰＭＴ?ＰＴ单晶生长、结构与电学性能，本文采用高温溶液法成功生长了大尺寸（７ｍｍ×７ｍｍ×５ｍｍ）钙钛矿型弛豫铁电单晶（１?狓）（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３?狓Ｐｂ ＴｉＯ３（ＰＭＴ狓ＰＴ），研究了晶体的成分、结构、介电、压电以及铁电性能。
研究结果表明，所生长晶体的为三方相，组分为ＰＭＴ?３０ＰＴ。
室温下晶体居里温度（犜ｃ）约为５３℃，压电常数约为犱３３＝２３０ｐＣ／Ｎ。
该晶体在较低的温度下表现出优异的电学性能：介电常数εｒ＝３６００，剩余极化强度犘ｒ为２５μＣ·ｃｍ－２，矫顽场犈ｃ约为９．８ｋＶ·ｃｍ－１，拓展了铁电材料在低温环境的应用。
关键词： ＰＭＴ?ＰＴ弛豫铁电晶体；晶体生长；钙钛矿；电学性能中图号： ＴＭ２２１；Ｏ７８２ 文献标志码： Ａ文章编号： １６７３ ９９６５（２０２１）０４ ０３９７ ０５犌狉狅狑狋犺，犛狋狉狌犮狋狌狉犲犪狀犱犈犾犲犮狋狉犻犮犪犾犘狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳犔犪狉犵犲犛犻狕犲犱犘犕犜犘犜犛犻狀犵犾犲犆狉狔狊狋犪犾狊犣犎犝犙犻犪狀犾狅狀犵，犡犐犣犲狀犵狕犺犲，犔犐犡犻犪狅犼狌犪狀，犆犎犈犖犢犻犳犲犻，犔犗犖犌犠犲犻（ＳｈａａｎｘｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＤｅｖｉｃｅｓ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋： Ｔｈｅｓｔｕｄｙａｉｍｓｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｇｒｏｗｔｈ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌａｒｇｅ?ｓｉｚｅｄＰＭＴ?ＰＴｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓ．Ｔｈｅｒｅｌａｘｏｒｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｏｆｌａｒｇｅ?ｓｉｚｅｄ（１?狓）（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３?狓ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＴ狓ＰＴ）（７ｍｍ×７ｍｍ×５ｍｍ）ｗｉｔｈｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｇｒｏｗｎｂｙｔｈｅｆｌｕｘｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｐｈａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｎｄｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｓ?ｇｒｏｗｎｃｒｙｓｔａｌｓｉｓＰＭＴ?３０ＰＴｗｉｔｈｒｈｏｍｂｏｈｅｄｒａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＴｈｅＣｕｒｉｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（犜ｃ）ｏｆｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｉｓａｂｏｕｔ５３℃，ａｎｄｉｔｓｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔ（犱３３）ｉｓａｂｏｕｔ２３０ｐＣ／Ｎａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｅｘｈｉｂｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｔｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：ｔｈｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔεｒ＝３６００，ｔｈｅｒｅｍｎａｎｔｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙ犘ｒ＝２５μＣ·ｃｍ－２，ａｎｄｔｈｅｃｏｅｒｃｉｖｅｆｉｅｌｄ犈ｃ＝９．８ｋＶ·ｃｍ－１．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｌｏｗ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｅｘｐａｎｄｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊： ＰＭＴ?ＰＴｒｅｌａｘｏｒｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ；ｃｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈ；ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ第４１卷第４期２０２１年８月 西 安 工 业 大 学 学 报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０２１ 收稿日期：２０２１ ０５ ０３基金资助：国家自然科学基金（５１４７２１９７）；陕西省教育厅重点实验室科研计划项目（２０ＪＳ０５８）。
博士论文参考版式2
博士论文开题报告论文题目：新型铅基弛豫铁电单晶生长的新技术与性能研究1 新型铅基弛豫铁电单晶生长技术国内外研究现状新型铅基弛豫铁电单晶具有复合钙钛矿结构，其组成为xPb（A ，B）O3-（1-x）PbTiO 3 （其中A=Mg+,Zn2+, Sc3+, Yb3+, In 3+, Fe3+; B=Nb+ 5, Ta+ 5）,是由弛豫铁电相PAB和正常铁电相PT 所形成的固溶体单晶。
三方相与四方相之间形成一个准同型相界（MPB。
由于在准同型相界附近的固溶体单晶具有高的压电系数（d 33>2500pC/N）和机电耦合系数（k33>92%）,以及大的应变量（〜2%）,使得新型铅基弛豫铁电单晶在诸如医用超声成像诊断、声纳、工业无损探伤与固体微驱动器等机电转换领域获得广泛重大的应用。
因此, 出于军事和民用的需要,各国在最近十几年中花大量的人力和物力对组成在准同型相界（MPB）附近的新型铅基弛豫铁电单晶进行了广泛的研究，其中对于该种单晶的生长技术也进行了研究。
新型铅基弛豫铁电单晶的生长主要采用高温溶液法和熔体生长法，其中熔体生长法主要是Bridgman 法及其改进方法。
1 .1 高温溶液法又称助熔剂法，是生长晶体的一种重要方法。
它的适用性很强，只要能找到适当的助熔剂或其组合，就能长出该种晶体；而且对于哪些难熔化合物和在熔点极易挥发或由于高温时变价或有相变的材料，以及非同成分熔融化合物，它们不可能直接从熔体中生长或生长出完整的优质单晶，但采用助熔剂法却能长出热应力小、均匀完整的优质单晶。
其缺点是晶体生长是在不纯体系中进行的，而这种不纯主要为助熔剂本身，因此容易出现溶剂包裹体，为此生长速度很慢；助熔剂的引入同时也引入了杂质。
助熔剂法生长晶体时需解决的主要问题是：如何使溶液产生过饱和度，即生长驱动力的问题；如何控制成核数目和位置，即生长中心问题；如何提高溶质的扩散速度，从而提高生长速度；如何提高溶解度，提高晶体产量和尺寸；如何减少或避免枝蔓生长和包裹体等缺陷；如何控制生长晶体的成分和掺质的均匀性。
弛豫铁电单晶PMNPT简介
弛豫铁电单晶PMN-PT简介一.铁电晶体的基本结构
二.铁电晶体的性能
方向上必定存在逆压电效应。
逆压电效应的压电常数与正压电效应的压电常数相等，且一一对应。
三.铁电晶体的折射率
有关铌酸锂的塞耳迈耶尔方程：()222i i i i i
B n A D
C λλλ=+
−×− 经验公式：
8210λ−
室温下0.65PMN-0.35PT 单晶的折射率：
0.65PMN-0.35PT 单晶的折射率与波长的关系：
四.铁电晶体的制备
热压烧结法：
鉴于透明陶瓷材料要求的高致密性和低气孔率,热压烧结对于透明陶瓷的制备具有很大的优势。
早在1970年,G.H.Haertling 就采用热压烧结工艺首次制备了PLZT 透明陶瓷。
随后采用氧化物球磨方法和热压烧结工艺制备了不同组成的透明PLZT 陶瓷。
现在可用溶胶-凝胶法制备粉料,用热压烧结的方法制备PMN-PT 光电透明陶瓷,以及一系列基于光电透明陶瓷材料的光电器件。
采用热压烧结工艺通过外加压力有效地促进瓷件收缩和气孔的排除,
能得到
接近理论密度的致密陶瓷。
另外流动的氧气氛对陶瓷的透光度有显著的影响,采用通氧热压烧结工艺制备的陶瓷透光性比普通热压烧结工艺制备的陶瓷的透光性好。
但是,热压烧结在实际生产中的应用不如常压烧结成熟,并存在一些其他的缺点,如残余应力引起的光学各向异性会影响透明陶瓷在光电方面的应用,压制用模套在高温高压下对陶瓷的反应和渗透会对材料造成污染。
PZN-9PT单晶生长及电学性能研究
第２ ７卷 第 ４ 期 ２０ ０ ７年 ０ ８月
西 安 工 业 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＡＮ ’ ＴＥＣＨＮ（Ｉ（ＧＩ ＵＮＩ ＲＳＴＹ ） ） ＣＡＩ ＶＥ Ｉ
Ｖｏ ７ Ｎｏ ４ Ｌ２ ．
燥 后装 入 ￣ ０ｍｍ×４ ４ Ｏｍｍ×１ｍｍ 的 Ｐ 坩 锅 中 ｔ 压实 ， 盖密 封 ， 装入 刚玉坩 锅 中 ， 围加 刚 玉粉 加 再 周
支撑 ， 然后 置于硅 钼 棒 超 高温 电炉 内熔 炼 并 生 长． 其控 温程 序 ： ３０℃／ｈ升 温 至 ９０℃ ， １０ 以 ０ ０ 以 ５ 。 ｈ升温 至 １３０。 保 温 ５ｈ 冷 却后加 料 两次 ， Ｃ／ ０ Ｃ， ，
技术 、 结构 、 性能 及 应 用等 方 面 深受 国 内外 研究 机 构 和学者 的广泛 关注 ， 已成为铁 电材 料和机 电换 现 能 器领域 的研 究 热 点 之一 ｌ ． 是 ， ＿ 但 ４ ］ 由于 同 成 分 钙 铁 破相在 高温下 稳 定性较 差 ， 人们 所期 望 的钙钛 矿 结 构 Ｐ Ｎ—Ｔ单 晶无 法 直 接从 同成 分 的 Ｐ Ｎ— Ｔ Ｚ Ｐ Ｚ Ｐ
熔 体 中生长 ， 高 温熔 体 中析 出 的多 为焦绿 石 从 相［ ］研究 发现 钙钛 矿结 构 Ｐ Ｎ—Ｔ 在 过量 Ｐ Ｏ ５． Ｚ Ｐ ｂ
环境 中可 稳 定 或 准稳 定 存 在 ， 而 形 成 了 以 Ｐ Ｏ 从 ｂ
重复前面的控温程序． 熔体在 １３０。 ０ Ｃ保温 １ ０ｈ 后 ， ２０。 ｈ降温 至 １１０ Ｃ， 以 ０ Ｃ／ ０ 然后 再 以 １。 ｈ Ｃ／ 降温至 ９０。 最后 降至室温． ５ Ｃ， 对所 得 晶体进行 Ｘ Ｄ分 析确定 其相 结构 ， 用 Ｘ射 线衍 射 仪 对 晶 Ｒ 采 体进行定 向， 晶体 （１ ） 沿 １０ 晶面磨制成厚度为 １ ５ ．
铁电体材料理论及性综述
一、铁电体材料相关概
4. 铁电材料的钙钛矿结构
念
A位变化形成的化合物：
(A1+2A2+2)TiO3型
(Sr,Ba)TiO3
(Sr,Ba)ZrO3
(Mg,Zn)TiO3
(Sr,Pb)ZrO3
(A+11/2A+31/2)TiO3型
(Na1/2Bi1/2)TiO3
(K1/2Bi1/2)TiO3
一、铁电体材料相关概
AT
即无论正向电场或反向电场均
使试样伸长（缩短）。
二、铁电体材料的特性
5、热释电效应 pyroelectric effect
在10种具有单一极轴的点群晶体中，绝缘 或半绝缘的极性晶体因为温度均匀改变而使晶体出 现结构上的电荷中心相对位移，使自发极化强度发 生变化，从而在两端产生异号的束缚电荷，这种现 象称为热释电效应。
念
b 复合钙钛矿结构化合物
（A1 x1 A2x2）（B1y1B2y2）O3型
B1B2占据B位，满足条件： y1，y2分别为B1离子和B2离子化学计量比:y1+y2=1
B位化合价= B1·y1+B2 ·y2=+4价
B1离子：低价阳离子，如Mg2+，Zn2+，Ni2+，Fe3+等 B2离子：高价阳离子，如Ti4+，Nb5+，Ta5+，W6+ 等
利用其压电特性，可以用于制作压电陶 瓷谐振器、滤波器、压电传感器、超声换能器、 压电变压器等电子元器件。
一、铁电体材料相关概
4. 铁电材料的钙钛矿结构
念
钙钛矿结构以BaTiO3的结构为代表，许多铁电、 介电、压电、光电以及高温超导材料都具有钙钛矿
压电用PMNT单晶---介绍
压电⽤PMNT单晶---介绍铁电知识铁电单晶介绍 ⼆⼗世纪的前五⼗年，⼏乎所有的压电材料都是单晶(如压电⽔晶)；后来，五⼗年代的钛酸钡(BTO)陶瓷和六⼗年代锆钛酸铅(PZT)陶瓷因为⾼的压电系数(d33～700pC/N)和机电耦合系数(k33～75%)得以发展，⾃从那时，PZT压电陶瓷就在压电材料领域中占有主要地位了。
⽽⼋⼗年代初，铌镁钛酸铅(PMNT)和铌锌钛酸铅(PZNT)弛豫铁电单晶在<001>⽅向上的超⾼的压电性能(d33～2000pC/N, k33～90%)和超⼤的场致应变(～1.5%)为⼈们所发现，被称为"50年来铁电领域的⼀次激动⼈⼼的⾰命"，这类的弛豫铁电单晶有望成为新⼀代的超声换能器、传感器和驱动器的核⼼压电材料，带来⽔声换能器等的⼤带宽和⾼能量密度，从⽽不仅成为国际上科学研究的热点，也成为各个⼤公司如GE和Philips等进⾏新⼀代压电换能器件研发的核⼼材料。
中国科学院上海硅酸盐研究所，世界范围内⾸次⽤改进的Bridgman法⽣长出了⾼质量的⼤尺⼨弛豫铁电单晶PMNT(Φ55mm×80mm)，⽽且可以⼩批量的规模化⽣产，得到了国际同⾏的密切关注，也使得PMNT单晶成为最有前途的新型压电单晶材料，同时本课题组还可以⽣长其他⽣产⼀系列的弛豫铁电单晶，如铌锌酸铅-钛酸铅(PZNT)单晶、铌铟酸铅-钛酸铅(PINT)单晶、铌镁钪酸铅-钛酸铅(PSMNT)单晶，这些单晶材料都可以按照客户的要求进⾏不同组成、掺杂、加⼯要求(如晶向和⼤⼩)来进⾏制备。
这些单晶具有优异的压电性能，最近⼜发现了其优异的⾮线性光学性能和热释电性能，使得它们不仅可以满⾜应⽤需要成为新⼀代⾼性能压电换能器、⾮线性光学器件和光电探测器件(如红外探测器)的核⼼材料，⽽且还为⼴⼤的科研⼈员提供了良好的研究载体，成为国际上相关领域的研究热点。
伸缩压电模式：d33： 2000 pC/N长度谐振N33： 660 kHz×mm厚度谐振Nt： 1800 kHz×mmk33： 92%kt： 60%g33： 34.2 10-3 Vm/Nε33T： 6600横向长度伸缩压电模式：d31： -2500 pC/N谐振N31： 520 kHz×mmk31： 95%切变压电模式：d15： 6000 pC/N谐振N15： 1200 kHz×mmk15： 97%使⽤温度上限： 80 oC场致应变：线性应变： 0.13%（600V/mm外场）冲击应变： 1.8% （7kV/mm外场）⾮线性光学⽤PMNT单晶---介绍伸缩压电模式：no：2.620（632.8nm）no：2.601电光系数r33：70 pm/Vr13：25 pm/Vrc：44.4 pm/V吸收边：400 nm透过率：70% （⼤于400nm)反射损耗：20％使⽤温度上限：160 oCPMNT单晶密度：8.1 g/cm3 （室温）PMNT单晶尺⼨：晶⽚：单向尺⼨最⼤50mm，双向可达40×40mm 晶块：单向最⼤40mm，三向可达30×30×30mm热释电⽤PMNT单晶---介绍热释电系数：12.8×10-4C/m2K介电常数：500 (1kHz)介电损耗：⼩于0.5% (1kHz)体积⽐热c '：2.5×106J/m3K热扩散系数：3.8×10-7m2/s电流响应优值：5.12×10-10Am/W电压响应优值：0.11 m2/C探测优值：10.2×10-5Pa-1/2使⽤温度上限：80 oC755-83765592⼩周。
弛豫型铁电体序列
弛豫型铁电体序列1. 引言弛豫型铁电体是一类具有特殊结构和性质的材料，其序列性质对其电子、光学和力学性质产生显著影响。
在本文中，我们将对弛豫型铁电体序列进行全面、详细、完整且深入地探讨。
我们将首先介绍弛豫型铁电体的基本概念和性质，然后探讨不同序列对其性质的影响，最后讨论其在材料科学与应用中的潜在应用。
2. 弛豫型铁电体的基本概念和性质2.1 弛豫型铁电体的定义弛豫型铁电体是一种具有铁电性质的材料，其铁电性质可以通过施加电场来改变其晶格结构和电子分布。
弛豫型铁电体具有独特的电子极化状态和晶体结构，因此具有特殊的电学、光学和力学性质。
2.2 弛豫型铁电体的常见特征•铁电畴结构：弛豫型铁电体具有多个铁电畴，每个畴都有一定的电子极化方向。
畴壁是不同电子极化方向的分界面，在应力和电场的作用下可以发生畴壁移动。
•铁电相变：弛豫型铁电体在一定温度范围内表现出铁电相和非铁电相之间的相变现象。
相变可以通过改变温度或外加电场实现。
•铁电畴重构：在相变过程中，弛豫型铁电体的畴壁会发生畴重构，导致电子极化方向的重排和畴尺寸的改变。
3. 不同序列对弛豫型铁电体性质的影响3.1 序列对铁电畴的尺寸和形态的影响不同序列对弛豫型铁电体的畴尺寸和形态有显著影响。
一些序列可以促进畴壁的移动和畴重构过程，从而改变铁电体的电子极化方向和畴尺寸。
而其他序列可能导致畴壁的固定或畴壁移动的困难，对铁电体性质的改变不显著。
3.2 序列对铁电相变的影响序列对弛豫型铁电体的相变温度和相变性质有重要影响。
一些序列可以降低或提高铁电相变的温度，使其适用于不同应用领域。
同时，序列对相变起始温度和相变温度范围的控制也具有重要意义。
3.3 序列对铁电畴重构的影响序列对弛豫型铁电体的畴壁移动和畴重构过程起到重要的控制作用。
一些序列可以促进畴壁的移动和畴重构，增强铁电体的电子极化性和力学性能。
而其他序列可能导致畴壁的固定或畴尺寸的不稳定，从而限制了铁电体性能的优化。
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人
工
晶
体
学
报
JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS
Vol． 41 Supplement August， 2012
弛豫铁电单晶的生长 、 性能及应用研究
李晓兵， 赵祥永， 罗豪甦， 林 迪， 徐海清， 王 升， 任 博， 狄文宁， 张耀耀， 刘林华
* （ 500 K， 12． 5 Hz， 25 ħ ） 达到 14540 V / W， 12． 5 Hz， 25 ħ ） 达到 1． 07 ˑ 10 9 cmHz1 /2 W － 1 ； 利用 比探测率 D （ 500 K， － 1 /2 PMNT 单晶制作了低噪声、 。 高灵敏度的交变弱磁传感器， 探测性能达到 1 pT·Hz
LI Xiaobing，ZHAO Xiangyong，LUO Haosu，LIN Di，XU Haiqing，WANG Sheng，REN Bo， DI Wenning，ZHANG Yaoyao，LIU Linhua
（ Key Laboratory of Inorganic Functional Material and Device， Shanghai Institute of Ceramics， Chinese Academy of Sciences， Shanghai 201800， China）
Abstract： Relaxorbased ferroelectric single crystals as a kind of multifunctional material are widely used in transducers and pyroelectric detectors as their excellent piezoelectric and pyroelectric performances． xPbTiO3 （ PMNT ） and ternary xPb （ In1 /2 Nb1 /2 ） O3 yPb （ Mg1 /3 Mass production of Pb （ Mg1 /3 Nb2 /3 ） O3 Nb2 /3 ） O3 zPbTiO3 （ PIMNT ） single crystals with a Bridgman method was reported． The piezoelectric， pyroelectric and electricoptical performances of PMNT single crystals are much more excellent than traditional ceramics with the composition near morphotropic phase boundaries． Compared with PMNT crystal，PIMNT crystals can be used in a more broad range of device applications due to their high Curie temperature Tc and large coercive fields Ec． The phase transitions and domain structures of PMNT are investigated． Medical ultrasonic transducer is made by PMNT single crystals and the composite materials． the performances of the transducer are higher than that of PZT ceramics． The energy harvesting is manufactured by PMNT to achieve the collection of mechanical energy effectively． Pyroelectric infrared detectors are made base on the Mn doped PMNT single crystals，for which the voltage response rate R v 14540 V / W （ 500 K， 12． 5 Hz，25 ħ ） and the specific detectivity D *
关键词： 弛豫铁电单晶； 晶体生长； 压电性能； 热释电性能； 压电换能器； 热释电探测器； 磁敏传感器 中图分类号： O782 文献标识码： A 985X（ 2012 ） S1003611 文章编号： 1000-
Growth，Properties and Applications of Relaxorbased Ferroelectric Single Crystals
（ 中国科学院上海硅酸盐研究所， 中国科学院无机功能材料与器件重点实验室， 上海 201800 ）
摘要： 弛豫铁电单晶因其具有优异的压电和热释电性能而成为下一代高性能压电换能器和红外热释电探测器用的 xPbTiO3 ） ， 高质量的弛豫铁电单晶 PMNT （ Pb （ Mg1 /3 Nb2 /3 ） O3 以及 多功能材料。利用坩埚下降法生长出了大尺寸 、 yPb（ Mg1 /3 Nb2 /3 ） O3 zPbTiO3 ） 单晶。系统研究了其组分诱导相变 、 电场诱导相 高居里点 PIMNT（ xPb（ In1 /2 Nb1 /2 ） O3 变规律， 以及相结构、 畴结构对晶体高压电性能的影响 。 系统表征了 PMNT 单晶的力学、 电学、 压电、 和热释电性 能。系统研究了 PMNT 单晶及掺杂改性的 PMNT 单晶的结构和性能。 利用弛豫铁电单晶 PMNT 及其复合材料制 其性能相比于 PZT 陶瓷制作的换能器有大幅度提高； 利用 PMNT 制作了压电能量收集器， 实 作了医用超声换能器， 现了高能量密度的机械振动能量收集； 利用 Mn 掺杂的 PMNT 单晶制作了热释电红外探测器， 其电压响应率 R v