ba0.77ca0.23tio3铁电晶体生长与其性能分析

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1、山东大学硕士学位论文§3．6Conclusion⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42References⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯44Chapter4Ferroelectriedomamandsecondharmonicgeneration⋯⋯⋯⋯⋯46S4．1Introduction⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一46§4．2Noncolinearquasiphasematching⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一46§4．3Ferroelectricd

2、omainofBao．77Ca0．23T103crystal⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·48§4．4SecondharmonicgenerationinBa0．77Cao．23Ti03crystal⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘5164．5Conclusion⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55References⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯56Summaryofthethesis⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯58Mainworkandconclusions⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·58Futurework⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一59Honorsandpublications⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯60Acknowledgement⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·‘61IV山东大学硕士学位论文摘要铁电材料中蕴含着丰富的物理现象与物理效应，如压电效应、热释电效应、电光效应、声光效应以及非线性光学效应等，自从其发现以来一直是物理学研究热点之一。同时，经过近几十年的发展，铁电材料逐渐由单纯的科学研究向实际应用转变

4、，在高新技术领域获得了广泛应用，如：非易失性存储(FeRAMs)、微型压电马达、高介电性薄膜电容器、红外热释电探测器、光波导、超快开关、相控阵雷达、三维沟道式电容器(three．dimensionaltrenchedcapacitors)以及激光显示(PPLN)等，可以预见在不久的未来，铁电材料将会在越来越多高新技术领域发挥作用。钙钛矿结构铁电体由于结构简单种类繁多，研究最为深入且应用最为广泛，其中又以BaTi03和PbTi03性能最为优异。但二者都存在缺陷：BaTi03由于278K附近存在相变，经过该相变点时

5、会导致晶体的损坏，同时由于BaTi03熔点较高，无法直接通过提拉法生长；PbTi03则由于含有铅元素会对环境造成污染。钛酸钡钙(Bal—xCaxTi03)作为一类新型无铅铁电材料，不仅对环境友好，更能在室温以及较大范围内维持四方铁电相，同时还具有良好的介电及铁电性能，近些年来持续受到关注。目前该材料的研究受限于晶体生长难度，主要集中于陶瓷材料方面。本论文较系统的对Bao．77Cao．23Ti03铁电晶体的生长工艺以及性能进行了研究，并利用该材料获得了连续可调二次谐波输出，主要内容包括：(一)Bao．77Cao．

6、23Ti03铁电晶体的生长先后采用提拉法与光浮区法进行了Bao．77Cao．23T103铁电晶体的生长。随后对生长工艺流程以及影响晶体质量的因素进行了研究和讨论，包括多晶料制备、籽晶的选取、生长气氛以及生长工艺参数等。经过探索，我们初步掌握了该晶体的生长工艺流程，并成功获得了质量较高的晶体样品。(二)Bao．77Cao．23Ti03晶体性质的研究对空气气氛下提拉法生长的钛酸钡钙铁电晶体的一系列性质进行系统研究以及表征，包括：V山东大学硕士学位论文1．对晶体组分和结构进行了研究。通过EDS确定了晶体中Ba、Ca和

7、Ti的有效分凝系数硒分别为1．07，O．98和O．95，均接近于化学计量比。同时通过x射线粉末衍射测试了四方相和立方相晶胞参数，进而确定了随温度上升C轴收缩的结构相变特点。2．对晶体的热学性质进行了系统的研究。晶体的比热，热膨胀以及热扩散均呈现出明显的相变特点。通过比热计算了4mmHm3m相变的总能量E=1．175J／g。晶体四方相C轴出现负膨胀而a轴几乎不变，立方相则以相同速率膨胀。据此计算了密度，结合所测的热扩散系数计算了不同温度下的热导率，室温下kl=2．520W／m·K，k3=1．442W恤·K。3．对

8、晶体的介电性能进行了研究：通过介温谱的研究确定了居里温度死为371．85K，居里外斯温度乃为365K，居里常量为1．2x105K。相变类型为位移型一级相变。通过对电滞回线的研究，该材料饱和极化强度为20．5gc／cm2，矫顽场大小为12．5kV／cm。(三)铁电畴的研究以及非共线准相位匹配二次谐波的产生利用偏光显微镜分析了钛酸钡钙中的铁电畴结构，同时观察到了180。以及90。畴结构，随