[发明专利]适用于高温领域的四方相钛镁酸铋-钛酸铅基压电单晶及其制备方法

权利要求书

1.一种四方相钛镁酸铋-钛酸铅基压电单晶的制备方法，其特征在于，所述四方相钛镁酸铋-钛酸铅基压电单晶的组成化学式为(1-x)Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃-xPbTiO₃，其中，0.50≦x≦0.90，所述制备方法包括：

1）按所述四方相钛镁酸铋-钛酸铅基压电单晶的组成化学式称取MgO、TiO₂、Bi₂O₃和铅的氧化物作为单晶组成原料，并称取助熔剂，将单晶组成原料和助溶剂混合后得到晶体生长用起始料，其中，助熔剂质量为总原料质量的20-80%；

2）将步骤1）制备的晶体生长用起始料在900-1350℃下熔融后调整到饱和温度以上，恒温6-20小时；

3）采用顶部籽晶法生长晶体：用籽晶找到生长点，在900-1300℃的温度下进行晶体生长，温度梯度为0.2-5℃/cm，籽晶转速为5-30rpm，提拉速度≦8mm/天，降温速率为0.2-5℃/天；

4）将步骤3）制备的晶体提出液面，以10-100℃/小时的速度降温退火至室温，得到所述四方相钛镁酸铋-钛酸铅基压电单晶。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，铅的氧化物为PbO和/或Pb₃O₄。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，将单晶组成原料在与助熔剂混合之前，在750-1000℃下预烧2-20小时。

4.根据权利要求1-3中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，助熔剂为Pb₃O₄、PbO、Bi₂O₃、PbF、H₃BO₃和/或B₂O₃。

5.根据权利要求1-4中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述晶体生长用起始料还包含MnO₂、Cr₂O₃、CuO、Nb₂O₅、La₂O₃、NiO和/或ZnO进行掺杂。

6.根据权利要求1-5中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述饱和温度为900-1300℃，饱和温度以上指超过饱和温度10-100℃。

7.根据权利要求1-6中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述籽晶的晶向为(111)、(001)、(110)或(211)，所述籽晶为(1-x)Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃-xPbTiO₃晶体。

8.根据权利要求1-7中任一所述的制备方法，其特征在于，0.50≦x≦0.80。

9.根据权利要求1-8中任一所述的制备方法，其特征在于，所述四方相钛镁酸铋-钛酸铅基压电单晶的居里温度高于485℃，常温压电常数为180-300pC/N。

10.根据权利要求1-9中任一所述的制备方法，其特征在于，所述四方相钛镁酸铋-钛酸铅基压电单晶中掺杂有锰、铬、铜、铌、镧、镍和/或锌，掺杂的金属元素不超过所述四方相钛镁酸铋-钛酸铅基压电单晶中Bi和Pb摩尔量之和的5%。

11.一种权利要求1-10中任一所述方法制备的四方相钛镁酸铋-钛酸铅基压电单晶，其特征在于，所述四方相钛镁酸铋-钛酸铅基压电单晶的组成化学式为(1-x)Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O₃-xPbTiO₃，其中，x=0.5。