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1、第卷第期年月硅酸盐学报人,简报铁电晶体的快速生长王庆武房昌水卓洪升山东大学晶体材料研究所摘耍报道了晶体的溶液状态及其快速生长的实验结果。发现了为的溶液是实现快速生长的最 佳溶浓、利用快速旋转叶片来加速溶液对流,对于故面积为相。的。 。面,其生长速度达到了,对快逮生长的晶体的性能研究表明其热电和介电性能也发生了一些变化。关健词晶体快速生长,铁电晶体,硫酸三甘氛酸晶体琶乏 二巨硫酸三甘氨酸。简称晶体是一种制作红外器件很好的热释电材料,它具有热释 电系数大、介电常数小等优点,并且容易从溶液中得 到大的单晶川,但是晶体的 生长速度很慢,采用棒状籽晶法生长,沿极轴方向的生长速度为单面定向拨术可以进一步提
2、高单晶的性能,可是晶体的生长速度变得更低目前科 研上 急需大体积的单晶 原苏联、美国、日本等国家已经开始了对晶体快速生长的研究【一”有关晶体快速生长的研究尚未见报道本工作首先研究了晶体的溶液状态,找到了实现晶冲快速生长的最佳溶液条件然后利用高速旋转叶片加速溶液对流,实现了晶体面的生长 速度。还 对快速生长的的介电、热 电性能进行了初步测,结果袅明随着生长速度的 变化,晶体的性能也发生了一些变化,这可能是由于晶体完整性的不祠引起的。实验与结果体的落液状态不同值下溶解度曲线的测定热把“定的晶料放入已知的水中,然后加氨基乙酸和硫酸调节溶液的值,利用先学效应法测定溶液的饱和点,图为晶体的溶解度 曲线。
3、由图、可以看出,豹溶解度随溶液值的降低而增加,不 同值的溶液中,溶解度曲线的斜率大致相同年月,日收到通讯联系人王庆武,山东大学晶体材料研究所,济南晶体面的生长速度随溶液值的变化利用双恒温槽测量晶面生长装置对的面在不 同值下的生长速度进行 了测。晶种的横截面为。溶液的饱和点为测时,溶液的温度由恒温槽控制,晶面的高度由测高望瀑镜记录,两个时刻的高度差除以时间间隔即为该过饱私度下的生长速度,每个值的溶液测至个点,重复次,测结果取平均,改变溶液的值,再进行上面的测。,图为不 同值下的面的生长速度随溶液过饱和度的变化曲线。月、。一闰 芝“的。寺、乞一的勃 兄图不同值下晶体的溶 解度曲线口代,图不同值下晶
4、体面生长的 动力学曲线 物乒 二二二在相 同的过饱和度下,面在一的溶城中 生长 最快,如果值继续升高,面尖化较快,晶体的利用率降低体的快速生长培育晶体的溶液的值为,饱和点为,晶种的面积为,生长方 向为方向。实验时,将晶种固定在一加强管中,晶种的面朝下,在加强管的上部放一高速旋转的叶片,叶片高速旋转时,可以在加强管中形成较强的溶液对流,增加溶液流向晶而的速度,图是测得的不 同动力学条件下面生长的动力学曲线快速 生长下晶体的介电、热 电性能的初步洲将待测晶体垂直于抽解理,试样的截面积为川助耐,试样的厚度为。吞,抛光后真空中镀铝电极试枷务姗数澎刹加播濒量的、测试濒率为。,厕武龟荡水子首发 板花福度和
5、热释电系数用电荷积分仪测得,所选取的两个试样的生长速度分别为和。引 , 仓甘、工、月。加凡“幻月,乌,它 日叫介几丫。似图不同的动力学 面生长的动力余冷下 学曲线晶体李图不同生长速度的晶体的。一曲线一口记一一一,中七一图一给出了不同连长速度的晶体的介电常数的倒数随温度的变化关系 通过比较可以发现晶体的生长速度越高,常温下的介电常数越大,在。点附近,介电常数的峰值降低。晶体是典型的有序一无序铁电体,其介电常数应满足一定律,即。一一。从图上可以看出,两种晶体的相变基本上都满足这一规律,只资、峪挤抓寸”卜日自, 犷,留卜目乞,息,渭戈粼二,钾长代弓了礴一钓肠 万吟“尸七,一、图不同生长速度的晶体的自
6、发极图不同华长速度的晶体的热释电系 化强度随温度的变化曲线。数随曝度的变化曲线 狱 即盯瓜而拼一丫,介店令理盯一,识,沈,伴 一,一一,一,七一,是在相变点附近稍有畸变,生长速度快的晶体这种畸变较厉害。图和 图分别为不同生长速度的晶体的 自发极化强度和热释电系数随温度的变化关系。生长速度越快的晶体自发极化强度越大,热释电系数也较大。在室温下,从晶体的热释电系数,生长速度为的晶体比生长速度为的晶体提高了左右。介电性能测试表明晶体的介电常数随着生长速度的增加也增加,而晶体的热释 电优值刀。大致相同。表中给出了儿个典型温度下试样的各种参数的数值。不同生长速度的昌体的热释电性健 歇介介创幼。七即。碑碑
7、碑碑碑碑碑碑碑碑碑碑。一, , , , , , , , , , , ,砂砂】示币。几几,一。讨论值对晶面生长速度的影响其原 因可能是氨基乙酸是弱酸,在水中存 在着 如下的电离二三七一一获七,一第一步的电离常数一 ,第二步的电离 常数 。,第一步电离是主要的。在中性溶液中,由于氨基乙酸的电离,氨基乙酸分子与硫酸根离子的 浓度比并不是。向溶液中加入适量的硫酸,的 浓 度 增加,使电离平衡向左移动,氨基乙酸分子的浓度增加,向溶液中加入氨基乙酸,电离平衡向右移动,但是氨基乙酸分子的绝对浓度依然变大。这样无论向溶液中加入硫酸或者是氨基乙酸,结 晶质点的密度都变大,吸附质点的平均 自由程变短,单位时间内扩
8、散到生长界面上的生长基元数增多,晶面的生 长速度加快。两种生长方法的比较。 。等人利用旋转叶轮泵法对晶体进行了快速生长实验,该方法与本方法的主要区别是在本方法中,籽晶 固定不动,通过高速旋转的叶片来加强溶液对流而在旋转叶轮泵法中,籽晶和叶轮泵 同时转动。利用旋转叶轮泵也进行了快速生长的实验,所达到的最快的生长速度也为。,但是晶体的结晶习性发生了变化如图。比较图中的和可以看出旋转叶轮泵法生长的晶体沿方向的生长速度加快时,它沿方向的长度和沿方向的长度的比值较大,即晶体尖化严重,利用率较低。而在伺样的生长速度下,用高速旋转叶片法生长的晶体尖化较轻,晶体的利用率提高。这可能是由于晶体的运动减缓了结 晶
9、质点向面和面的扩散,从而降低了和面的生长速度、尸扮了、,尹工曰尸厂、洲、,和一州 一,怡一,们比一,图不同条件下生长的晶体外形侧级趁一,试了一,一川,一,一丁乏一通过分析可以得出高速旋转叶片法比旋转叶轮泵法更适合大体积单晶的生长。结论值为的溶液是实现晶体快速生长的最佳溶液。利用高速旋转叶片法,加快溶液对流可以实现晶体的快速生长,面的生长速度已达通过对不同生长方法生长的晶体的外形的分析发现高速旋转叶片法比旋转叶轮泵法更适合大体积单晶的生长。对快速生长的晶体的介电、热电性能测试 表明生长速度快的晶体的介电常数较大,点附近的介电峰值降低,自发极化强度和热释 电系数都增大,晶体的热释电优值 扭与按正常速度生长的晶体大致相同。,考文做,房昌水,王民,吕孟凯 掺杂均匀的单畴晶体的生长山东大学学报自然科学版增刊、,】,比,吧,一,七,王民,房昌水 金属离子之卜和十对某些性质的影响山东大学学报自然科学版,环乞叮声啥即“心石川夕,注一,几,脚,侧戈即,劝俄训,
