(K_0.5Na_0.5) NbO₃单晶的比较由无种子和种子固态单晶生长生长

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态化学 固态化学
• 晶体的成长 晶体的成长

背景情况:

• 基于酸,酸 (K_0.5Na_0.5) 和NbO₃的陶是有希望的无替代品,可以替代酸 (Pb(Zr,Ti) O₃) 压电材料.
• 无种子固态晶体生长方法已用于产生 (K_0.5Na_0.5) NbO₃单晶,但难以获得可重复的结果.
• 在 (K_0.5Na_0.5) NbO₃中进行捐赠者兴奋剂可以诱导异常的谷物生长,导致单晶形成.

研究的目的:

• 研究提高 (K_0.5Na_0.5) NbO₃单晶生长的重复性和质量的方法.
• 为了比较没有种子和种子的固态晶体生长技术,使用特定的辅助成分.
• 评估 [001] 和 [110] 导向的 KTaO₃ 种子晶体对单晶生长行为的影响.

主要方法:

• 合成和增长的0.985(K_0.5Na_0.5) NbO₃-0.015Ba_1.05Nb_0.77O₃和0.985(K_0.5Na_0.5) NbO₃-0.015Ba(Cu_0.13Nb_0.66) O<>3组合通过无种子和播种的固态晶体生长.
• 用X射线衍射 (XRD) 进行单晶确认.
• 扫描电子显微镜 (SEM) 用于微观结构分析和电子探针微分析 (EPMA) 用于化学组成.

主要成果:

• 无种子和有种子的固态晶体生长方法都成功产生了 (K_0.5Na_0.5) NbO₃单晶.
• 添加Ba{Cu_0.13Nb_0.66) O₃显著降低了由此产生的单晶的多孔性.
• 面向[001]的KTaO₃种子晶体的生长比以前报告的更为广泛,产生大 (~8毫米) 和密集 (<8%的孔隙性) 的单晶0.985(K_0.5Na_0.5) NbO₃-0.015(BaCu_0.13Nb_0.66) O₃.

结论:

• 种植的固态晶体生长,特别是使用面向[001]的KTaO₃种子与Ba(Cu_0.13Nb_0.66) O₃兴奋剂,是获得密集的 (K_0.5Na_0.5) NbO₃单晶的有效方法.
• 谷物生长的混合控制机制解释了观察到的单晶生长行为.
• 虽然在晶体大小和密度方面取得了显著的改进,但重复单晶生长的挑战仍然存在.