16896.knn基無(wú)鉛壓電單晶的無(wú)籽固相生長(zhǎng)與性能研究

1、密級(jí)桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目KNN基無(wú)鉛壓電單晶的無(wú)籽固相生長(zhǎng)與性能研究基無(wú)鉛壓電單晶的無(wú)籽固相生長(zhǎng)與性能研究(英文英文)ResearchontheSeedFreeSolidStateGrowthtechnologyelectricpropertyofleadfreeKNNbasedpiezoelectricsinglecrystal研究生學(xué)號(hào):1310201020研究生姓名:張津瑋指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):江民紅江

2、民紅研究員研究員申請(qǐng)學(xué)位門(mén)類(lèi):工學(xué)碩士工學(xué)碩士學(xué)科、專(zhuān)科、專(zhuān)業(yè)名稱(chēng):材料材料科學(xué)與工程與工程提交論文日期:2015年4月論文答辯日期:2015年6月摘要I摘要本文采取一種新的單晶制備方法——無(wú)籽固相生長(zhǎng)技術(shù)，制備了LiBiO3（LB）和Mn摻雜的K0.5Na0.5NbO3（KNN）基無(wú)鉛壓電單晶，并對(duì)其組分、相結(jié)構(gòu)、燒結(jié)工藝與單晶的生長(zhǎng)行為、壓電、鐵電及介電性能之間的關(guān)系進(jìn)行了綜合研究。研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新如下：研究了(1x)KNNxLB單晶

3、的無(wú)籽固相生長(zhǎng)工藝。研究結(jié)果表明：LB摻雜范圍應(yīng)在0.35~0.50at%，最佳預(yù)燒溫度為750℃；在燒結(jié)溫度和保溫時(shí)長(zhǎng)相同的條件下，隨著LB含量的增加，陶瓷中的晶體異常長(zhǎng)大的轉(zhuǎn)化面積逐漸減少；當(dāng)樣品成分和燒結(jié)溫度相同時(shí)，晶粒隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)而繼續(xù)長(zhǎng)大，最大一維尺寸達(dá)厘米級(jí)；較高的燒結(jié)溫度利于晶體快速生長(zhǎng)，但溫度過(guò)高會(huì)抑制KNN單晶的尺寸。分析了無(wú)籽固相生長(zhǎng)技術(shù)制備的(1x)KNNxLB單晶的相結(jié)構(gòu)、成分、表面形貌及晶體質(zhì)量。分析結(jié)果表明

4、：KNN單晶為ABO3型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，這與陶瓷的相結(jié)構(gòu)相同；單晶是以層狀方式生長(zhǎng)，晶體內(nèi)部沒(méi)有裂紋；單晶在陶瓷基體中生長(zhǎng)時(shí)成分穩(wěn)定，組元均勻分布。研究了LB摻雜對(duì)KNN單晶電學(xué)性能的作用。在研究范圍內(nèi)，LB含量對(duì)KNN單晶的相變溫度沒(méi)有影響，接近[001]取向的晶體壓電常數(shù)大于250pCN。隨LB的增添，其介電常數(shù)?減小、損耗tanδ升高、剩余極化強(qiáng)度Pr先升高后降低。x=0.40at%時(shí)，介電損耗最低tanδ=0.05，d33=265p

5、CN，?=738；x=0.45at%時(shí)，剩余極化強(qiáng)度最大，Pr=36.3Ccm2。此外，還研究了氣氛退火對(duì)(1x)KNNxLB單晶的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：退火可以減少晶體的氧缺陷、提高電性能，而氧氣退火效果更佳。采用無(wú)籽固相生長(zhǎng)技術(shù)制備了Mn摻雜的KNN0.40at%LB單晶，并研究氧氣退火對(duì)單晶電性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：適合單晶生長(zhǎng)的Mn的摻雜范圍是y=0.125~0.50at%，隨Mn的增加，單晶體密度、壓電常數(shù)、剩余極化強(qiáng)度和漏導(dǎo)電流密度