[发明专利]磷酸钇锶晶体及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种磷酸钇锶单晶，化学式为Sr₃Y(PO₄)₃，该晶体为非中心对称结构，属于立方晶系-43m点群，晶胞参数为a=10.0814 Å，b=10.0814 Å ,c=10.0814 Å, a=b=c=90°；该晶体熔点在1850℃，且从室温到熔点无相变；

所述磷酸钇锶单晶，用d₃₃压电测试仪测得该晶体的有效压电常数为d_eff=1pC/N-5pC/N；

所述磷酸钇锶单晶，利用谐振反谐振法测算得到该晶体的有效机电耦合系数为k_eff=10-30%。

2.如权利要求1所述的磷酸钇锶单晶的制备方法，包括：

将含Sr化合物、含Y化合物和含P化合物的原料混合、烧结，合成磷酸钇锶多晶料，制备磷酸钇锶多晶料时，原料混合后进行两次高温烧结，所述原料混合、烧结按以下方法进行：将称量好的原料进行研磨并混合均匀后进行一次烧结，烧结温度为800℃-950℃，恒温10-15小时，以分解和去除CO₂、NH₃和H₂O；然后降至室温，将一次烧结的原料进行充分研磨细化并混合均匀，压成圆饼状料块进行二次烧结，烧结温度为1200℃-1400℃，恒温20-40小时，原料经固相反应得到磷酸钇锶多晶料；

升温使磷酸钇锶多晶料熔化，并经反复降温凝结、升温熔化若干次，再将熔体过热10-20℃，恒温0.5-2小时，得到熔化均匀的磷酸钇锶熔液；其中，根据化学式Sr₃Y(PO₄)₃，所述原料中含Sr化合物、含Y化合物和含P化合物在化学计量比基础上，按含P化合物质量计使其过量2.5-7.5%质量百分比；

采用铱金棒或磷酸钇锶晶体作为籽晶，使所述籽晶底端与所述磷酸钇锶熔液刚好接触，采用提拉法进行单晶生长，单晶生长温度1700-1850℃，籽晶收颈时提拉速度2-5mm/h，放肩时提拉速度降至0.2-2mm/h，等径生长提拉速度为0.2-1mm/h; 晶体生长到所需尺寸时提脱晶体，并在温场内恒温0.5-1h，再以不大于30℃ /h的速率降至室温，得到磷酸钇锶单晶。

3.如权利要求2所述的磷酸钇锶单晶的制备方法，其特征在于所述含Sr化合物、含Y化合物和含P化合物各自独立地选自相应的氧化物、碳酸盐、磷酸盐、卤化物、硝酸盐、草酸盐和硼酸盐中的至少一种，且含有Sr、Y、P元素的化合物不同时为卤化物。

4.如权利要求2所述的磷酸钇锶单晶的制备方法，其特征在于所述含Sr化合物选自相应的氧化物、碳酸盐、卤化物、硫酸盐或硝酸盐化合物；所述含Y化合物选自相应的氧化物、硝酸盐或磷酸盐；所述含P化合物选自相应的氧化物或磷酸盐。

5.如权利要求2所述的磷酸钇锶单晶的制备方法，其特征在于，所述磷酸钇锶多晶料熔化后，反复降温凝结、升温熔化3-4次。

6.如权利要求2所述的磷酸钇锶单晶的制备方法，其特征在于，所述晶体生长过程包括收颈、放肩、等径生长和提脱晶体四个阶段；所述收颈阶段中提拉速度控制为2-5mm/h，当籽晶直径收细至0.5-2.0mm时，开始以0.5-5℃ /h缓慢降温，进行放肩；放肩阶段将提拉速度降至0.2-2mm/h，当晶体肩部的直径达到所需晶体直径时，再以0-5℃/h的速度升温或降温，进行等径生长, 等径生长时提拉速度为0.4-0.7mm/h,转速为4-6r/min；当晶体提拉至所需晶体高度时进行提脱晶体。

7.如权利要求6所述的磷酸钇锶单晶的制备方法，其特征在于，所述提脱晶体方法如下：以10-50℃/h的速率缓慢升高温度，当晶体底部有向内收缩的趋势时，将提拉速度提高至5-20mm/h，提拉晶体使之与熔液脱离。