新型钨青铜型晶体csbn的生长及其性能研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要近几十年来，人们对研究钨青铜结构的材料产生了浓厚兴趣并取得了很大进展。铌酸锶钡(SrxBaj．xNb206，SBN)，铌酸锶钡钾钠(Ⅸ烈al。‘)z(Sr’Bal0矗妯206，KNSBN)，铌酸钾锂(KzLi：．xNb5+xOl舅,2x，KLN)，铌酸铅钡(PbI．xBa'‘Nb206，PBN)和铌酸钡钠(Ba2NaNbsOis，BNN)等一大批晶体由于由于具有良好的电学性质、非线性光学性质、电光性质以及变晶相界等特殊性质，同时容易获得高质量、大尺寸的晶体材料，广泛地应用于激光倍频、电光调制、联想存储记忆、光学信息处理、超导、湿度传感

2、器、固体燃料电池等领域．钨青铜型晶体特别是其中的铌酸盐晶体内部存在大量的结构空位，所以可以通过分子设计和掺杂可以进一步提高晶体材料的质量，或改变其各种性能。近年来，这方面的研究异常迅速。已经被广泛应用SBN晶体的有效电光系数较大，是一种良好的电光晶体，另外它具有相当大的热释电系数，已经被制成了红外探测元件。但由于常用的SBN的居里点比较低，只有60℃，这就大大限制了其在较高温度内的广泛应用。2001年德国科隆大学的一个研究小组利用提拉法成功生长出了直径Icm长度为5．3cm的Ca0．28Bao．72Nb206(CBN一28)，且发现CBN的居里点为280"C

3、，SBN高出将近200"C。这意味着CBN晶体有着更广泛的潜在用途。本文主要研究Ca。SryBa,．,．yNb206的晶体生长、结构分析、热学和电学性质、光学性能，并且，运用离子注入技术在CBN晶体形成了光波导，主要包括以下几个方面：1．晶体生长采用固相合成法合成晶体生长用多晶原料。采用合适的晶体生长的工艺参数，比如适当的加热和降温速度、提拉和旋转速度，生长出高光学质量大尺寸的单晶。对晶体生长过程当中的出现的实验现象进行了分析。测量了CSBN晶体中的Ca，Sr，Ba和Nb元素的分凝系数。2．结构测定通过X-my粉末衍射法计算了晶体的晶格参数．我们采用浮力法和

4、莫式硬度山东大学硕士学位论文测量仪测量了晶体的密度和莫式硬度。另外，我们用腐蚀法和电子显微术观察到了CBN晶体内的1800畴。3．物理性质晶体的热学性质的对于晶体生长和应用有着重要的意义。测量了CSBN晶体的比热、热膨胀等热学性质，并结合晶体的结构特点对晶体进行了生长和应用方面的分析。晶体的介电性质对于晶体生长和应用也有着非常重要的意义。我们测量了CSBN晶体的介电系数随温度的变化关系，得到了它们的居里点随成分的变化关系。最后我们测量了该系列晶体的透过谱。晶体的透过范围较宽，测量范围为190．3200rim。该晶体的透过范围覆盖紫外、可见光和红外波段。CSB

5、N晶体的透过率基本一致，比CBN的透过率略高，CBN在360nm一5lOOnm波段具有很好的透过率。4平面光波导的研究我们用能量为2．8Mdv，剂量为1×1016ions／era2的He离子注入到CBN晶体中，在CBN晶体上首次形成了离子注入光波导。利用棱镜耦合的方法测量了注入后的暗模特性，在633nm和1539nm的波长下，都发现了异常光折射率大于注入前衬底折射率的传输模式。采用RCM法拟合了注入后波导区的折射率分布，通过对寻常光no和异常光ne折射率的拟合我们发现：He离子在光学位垒区域造成寻常光no折射率降低了4．1％，异常光啦折射率降低了3．1％；在

6、波导区异常光ne折射率有明显的增加。我们利用端面耦合技术测量了CBN光波导的损耗，并且得到了传播模式的端面光强分布．关键词：铌酸钙锶钡晶体，晶体生长，铁电畴，热学性质，光学性质，铁电性质，平面光波导山东大学硕士学位论文ABSTRACTInrecentyearsthcfehasbeen仃emandoussurgeofinterestsinthedevelopmentanddemonstrationofcrystalswiththestructureoftetragonaltungstenbronze(Tin)．Thematerialsfamilyofthete

7、tragonaltungstenbronzes(rms)isveryattractiveduetoitsoutstandingferroelectfic，pyre-andpiezoelectricandphotorefractiveproperties，suchasSrxBat-xNb206(SBb0，(KxNat-x)z(SryBalon挪20dKNSBN)，K2Li2-xNbmOIs慨㈣，Pbl．xBaxNb206(PBN)andBa2NaNbsOi5(BMD．TheniobatescrystalswiththerrBstructurehavemanyv

8、oidsinthestructure．∞wecani