无籽固相生长工艺制备KNN基无铅压电单晶

采用无籽固相生长技术,成功制备了低含量LiBiO_3(LB)掺杂的K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3(KNN)单晶,并系统地研究LB的掺杂量和烧结工艺(烧结温度、保温时间)对KNN晶体生长行为的影响。研究结果表明:在较窄的烧结温度范围内,通过在KNN基陶瓷中引入微量的LB,可以从基体中成功获得大的KNN单晶颗粒;当在同一烧结温度和相同保温时间条件下,随着LB掺杂量的增加,KNN陶瓷基体的晶体异常长大的转化面积逐渐减少;当样品的成分和烧结温度相同时,延长保温时间,晶粒可以继续长大。所生长的铌酸钾钠单晶最大一维尺寸达到厘米级。掺杂量为0.45at%的KNN晶体的结构和电学性能被测试分析,结果表明:所制备的KNN晶体的综合性能高于目前大部分采用的布里奇曼法、顶部籽晶生长法、浮区法等溶液/熔体法生长的KNN晶体,具有极大的潜在应用价值。