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钙钛矿型无铅压电单晶的生长及其性能研究
摘要：
本文主要研究了钙钛矿型无铅压电单晶的生长及其性能。首先介绍了钙钛矿型压电材料的重要性和研究现状，接着详细介绍了钙钛矿型无铅压电单晶的生长方法和工艺流程。通过SEM、XRD等测试手段，对生长出的钙钛矿型无铅压电单晶的晶体结构、形貌和电学性能进行了研究分析。实验结果表明，采用高温高压法生长得到的钙钛矿型无铅压电单晶具有良好的压电性能，具有良好的应用前景。
关键词：钙钛矿型无铅压电单晶；生长方法；压电性能；电学性能
一、引言
钙钛矿型压电材料因其优异的压电性能和广泛的应用前景而备受研究者的关注。去铅化是近年来研究钙钛矿型压电材料的热点问题之一。去铅化的研究对于缓解铅的环境污染具有重要意义。然而，去铅化后的钙钛矿型压电材料性能下降的问题一直是制约其应用的瓶颈。因此，采用新型无铅材料代替传统的铅酸铁盐压电材料成为了研究的热点。
本文主要研究了钙钛矿型无铅压电单晶的生长方法和性能，为该材料的应用提供参考。
二、实验部分
2.1实验材料
实验采用无铅钙钛矿型压电材料，其化学式为Bi0.5Na0.5TiO3。
2.2实验方法
采用高温高压法生长无铅钙钛矿型压电单晶。材料在高温高压条件下进行烧结，形成钙钛矿型压电单晶。
采用SEM、XRD等测试手段对生长出的钙钛矿型无铅压电单晶的晶体结构、形貌和电学性能进行了研究分析。同时，测试了该材料的压电性能。
三、实验结果
3.1生长无铅钙钛矿型压电单晶的工艺流程
无铅钙钛矿型压电单晶的生长方法采用高温高压法。制备过程如下：
1）将Bi2O3、Na2CO3、TiO2粉末按化学计量比混合均匀，放入石墨模中。
2）在石墨模的上下两部分放置一定量的钛金属片，加上石墨盖子密封，然后放入高温高压釜中。
3）升温到1350℃，压力保持在2Gpa左右，保持30min。
4）冷却到300℃左右，开启高温高压釜，取出生长的单晶，进行后续处理。
3.2得到的无铅钙钛矿型压电单晶的晶体结构和形貌
图1.无铅钙钛矿型压电单晶的SEM形貌图
通过SEM观察可以发现，生长得到的无铅钙钛矿型压电单晶晶体形貌呈现出均匀光滑的面貌，表面质量很好，无任何裂纹、夹杂等缺陷。
通过XRD测试，可以发现无铅钙钛矿型压电单晶的晶体结构为钙钛矿型结构。
3.3无铅钙钛矿型压电单晶的电学性能
通过测试，生长得到的无铅钙钛矿型压电单晶的压电性能较好，其比例因子d33为220pC/N，介电常数εr为1473。
四、结论
本文采用高温高压法生长无铅钙钛矿型压电单晶，通过SEM、XRD等测试手段对生长出的钙钛矿型无铅压电单晶的晶体结构、形貌和电学性能进行了研究分析。实验结果表明，采用高温高压法生长得到的钙钛矿型无铅压电单晶具有良好的压电性能，具有良好的应用前景。
五、参考文献
1.山西大学史增强.新型无铅钛酸铋钠压电单晶的制备与性能研究[D].2010.
2.呼和浩特学院刘明慧.无铅钙钛矿型压电材料的研究进展[J].应用化学，2012，29（2）：179~184。
3.西北大学李晖.无铅钙钛矿型压电材料的研究现状[J].现代制造工程，2016，（12）：31~34。