[发明专利]钛酸铋钠－钛酸钡铁电单晶的制备方法

摘要

钛酸铋钠－钛酸钡铁电单晶的制备方法，属于晶体生长领域。本发明提供的制备方法，包括原料处理、升温熔化、生长和降温一系列单晶生长过程。其中籽晶杆旋转速度10～50rpm，提拉速率0.1～20mm/day，降温速率为1～20℃/day；晶体生长完成以后的降温速率为10～150℃/h。使用本发明提供的技术可以生长直径大于40mm，长度大于10mm的钛酸铋钠－钛酸钡铁电(NBBT)单晶，其压电常数d₃₃达到280pC/N，机电耦合系数k_t达到50％，其压电性能达到PZT陶瓷等含铅压电材料的水平，在实际中可以获得应用。

主权项

1.钛酸铋钠-钛酸钡铁电单晶的制备方法，其特征在于包括下述步骤：使用碳酸钠、氧化铋、二氧化钛、碳酸钡为原料，按照化学组成(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3配比原料，其中x为0～1；混合均匀的原料压块成型后，置于加盖的铂金坩埚中在750～1350℃反应1-20小时热处理，得到钛酸铋钠-钛酸钡多晶原料；将钛酸铋钠-钛酸钡多晶原料细磨、过筛，加入碳酸钠和氧化铋作为助熔剂，碳酸钠助熔剂、氧化铋助熔剂和钛酸铋钠-钛酸钡多晶原料的摩尔比为(50-y)∶(50-y)∶100，0＜y＜50之间；再将所配原料混合均匀，然后置于加盖的铂金坩埚中在750～1350℃热处理1-20小时；最后将产物粉碎、细磨、经压块成型作为单晶生长起始料；选用金属或合金坩埚或涂覆的氧化物、氮化物坩埚作为晶体生长坩埚；选择与钛酸铋钠-钛酸钡铁电单晶异质同构的物质作为籽晶；控制固液界面的温度梯度5～100℃/cm；转速在10～50rpm；晶体提拉速率0.1～20mm/天；晶体生长过程的炉温控制在1300～1500℃之间；晶体生长过程中的降温速率1～20℃/天；晶体生长完成后的降温速率10～150℃/h，降至室温。