一种三元系弛豫铁电压电晶体及其多温区生长方法

摘要

本发明公开了一种三元系弛豫铁电压电晶体及其多温区生长方法，属于晶体生长技术领域，该三元系弛豫铁电晶体材料化学组成为：xPb(In_1/2Nb_1/2)O₃‑yPb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃‑zPbTiO₃(PIMNT)，0<x≤0.7，0<y≤0.7，z＝1‑x‑y。所述的该三元系弛豫铁电压电晶体材料通过熔体法制备，采用多温区改进Bridgman法(VB)进行晶体生长，主要步骤包括：原料合成、温区调整、升温熔化、下降生长、热处理等过程。本发明所述的弛豫铁电压电晶体的多温区生长技术所生长的PIMNT晶体，不仅具有相变温度高、耐电压高、应变量大等特点，而且具有完整性好、无开裂、力学强度高、缺陷密度低等优点，对于PIMNT晶体性能的改善和在相关器件，尤其是大功率器件上的应用，具有非常广阔的前景。

主权项

一种三元系弛豫铁电压电晶体的多温区生长方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选择PIMNT单晶，经定向切割、机械抛光，制作得到籽晶，将制得的籽晶腐蚀、清洗后吹干备用；其中，PIMNT单晶化学组成为xPb(In_1/2Nb_1/2)O₃‑yPb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃‑zPbTiO₃，其中，0<x≤0.7，0<y≤0.7，z＝1‑x‑y；所述的将籽晶腐蚀、清洗的操作，具体为：用腐蚀液将籽晶腐蚀3～4min后，用无水乙醇超声清洗5～10min；腐蚀液为HCl与HF按体积比为(4:1)～(3:1)配制而成；2)将经步骤1)处理的籽晶置于Pt坩埚底部的籽晶袋中，且将籽晶的引晶生长面朝上，再加入PIMNT晶体原料，然后将焊封后的Pt坩埚置于刚玉衬锅中；所述的籽晶袋比籽晶的长度长出5～10mm；3)将内置有焊封Pt坩埚的刚玉衬锅置于多温区改进型Bridgman晶体生长设备中，在18～20小时内将高温区的温度升至1340～1450℃，低温区温度升至1050～1100℃，达到目标温度后，再过热10～15小时，然后以每小时0.2～0.8mm的速度下降支撑杆，直至完成晶体生长过程；4)晶体生长完成后，将高温区和低温区温度降至1000～1050℃进行原位退火，然后再缓慢降温至室温，制得三元系弛豫铁电压电晶体。