本文關(guān)鍵詞：鉭酸鎂晶體生長(zhǎng)及性能研究

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【摘要】：晶體因?yàn)槠鋬?nèi)部的長(zhǎng)程有序性,在科學(xué)研究和科技創(chuàng)新有著重要的地位。然而自然界中以單晶形式存在的物質(zhì)少之又少,無(wú)法滿足現(xiàn)在科研和生產(chǎn)的需求,為了彌補(bǔ)這一不足,對(duì)物理本質(zhì)和科技發(fā)展提供更加寬闊的途徑,人工晶體成為了眾多科研人員所希冀的方法。在眾多晶體生長(zhǎng)的方法中,后進(jìn)的光學(xué)浮區(qū)法,以其獨(dú)有的僅受材料本身能帶結(jié)構(gòu)限制,無(wú)坩堝,無(wú)污染,無(wú)應(yīng)力殘余,生長(zhǎng)快速,高效清潔等特點(diǎn)成為了生長(zhǎng)高熔點(diǎn)氧化物、生長(zhǎng)反應(yīng)劇烈和雜質(zhì)分布要求高等材料的首選。在光學(xué)浮區(qū)法問(wèn)世的幾十年中,大量的高質(zhì)量的晶體通過(guò)這種方法被成功生長(zhǎng)出來(lái),例如半導(dǎo)體硅單晶,BaTiO3-GaTiO3壓電晶體,MgTiO3磁電晶體等。隨著微波通訊,現(xiàn)代移動(dòng)電話,電子通訊的迅猛發(fā)展,在通訊體統(tǒng)中扮演重要角色的高頻介電材料得到了科研工作這和科技產(chǎn)業(yè)廠商的大力關(guān)注。如何獲得高質(zhì)量高效率的微波介電材料,成為了一時(shí)研究的熱點(diǎn)。而鉭酸鎂MgTa2O6具有良好的介電性能(Q×F=59600, ε=30.3, τf=30ppm/℃)成為了有力的后補(bǔ)者。并且由于其適合的能帶結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)使得其在光解水催化上有著優(yōu)異的表現(xiàn)。但測(cè)試樣品多為多晶,受晶界影響和雜質(zhì)能級(jí)影響,其本征性質(zhì)并未被發(fā)掘出來(lái)。本文使用光學(xué)浮區(qū)法成功生長(zhǎng)了MgTa2O6晶體,單晶尺寸為毫米級(jí)無(wú)色透明。首次對(duì)單晶MgTa2O6材料的紫外可見(jiàn)吸收譜進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)MgTa2O6材料為間接躍遷半導(dǎo)體,對(duì)應(yīng)的能帶寬度為3.86eV。光解水過(guò)程所利用的是其直接躍遷過(guò)程,對(duì)應(yīng)禁帶寬度4.29eV。作者首次進(jìn)行了MgTa2O6材料的偏振拉曼光譜的測(cè)量和分析,MgTa2O6的偏振拉曼譜絕大部分符合拉曼張量理論；也對(duì)MgTa2O6進(jìn)行了變溫拉曼譜研究,證明在變溫范圍(-184℃-505℃)內(nèi),MgTa2O6結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,從低到高升溫時(shí),峰位移動(dòng),峰寬化,峰強(qiáng)度降低的主要影響為聲子間非諧相互作用。首次對(duì)本組已經(jīng)生長(zhǎng)的剛玉結(jié)構(gòu)Mg4Ta2O9進(jìn)行了變溫拉曼研究。在升溫過(guò)程中,拉曼峰逐漸藍(lán)移,寬化,強(qiáng)度降低。剛玉結(jié)構(gòu)Mg4Ta2O9的拉曼峰隨著溫度升高,從起初的十六支拉曼峰由于峰寬化交疊最終剩余十二支拉曼峰。溫致拉曼峰變化符合Wallace理論所指出的規(guī)律,拉曼峰位溫致移動(dòng)的原因?yàn)槁曌娱g非諧相互作用所致,而峰寬化亦是由聲子間非諧相互作用引發(fā)的。在整個(gè)變溫區(qū)間內(nèi)(84K-840K)間沒(méi)有新峰出現(xiàn),Mg4Ta2O9呈現(xiàn)良好的熱穩(wěn)定性。通過(guò)以上研究,了解了光學(xué)浮區(qū)法生長(zhǎng)晶體的生長(zhǎng)技術(shù),為進(jìn)一步對(duì)其他晶體的生長(zhǎng)奠定了基礎(chǔ)。對(duì)MgTa2O6晶體和Mg4Ta2O9晶體基本性質(zhì)的研究為其進(jìn)一步的應(yīng)用提供了有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：單晶生長(zhǎng) 光學(xué)浮區(qū)法 MgTa_2O_6 Mg_4Ta_2O_9 拉曼 能帶結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O782
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 晶體生長(zhǎng)的意義10-13
• 1.2 晶體生長(zhǎng)方法簡(jiǎn)介13-18
• 1.3 鉭酸鎂的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 鉭酸鎂的生長(zhǎng)意義19-22
• 1.5 本論文的設(shè)想和意義22-24
• 第二章 浮區(qū)法生長(zhǎng)晶體的原理和儀器24-54
• 2.1 光學(xué)浮區(qū)法晶體生長(zhǎng)的基本原理24-34
• 2.1.1 相圖24-27
• 2.1.2 凝固27-34
• 2.2 光學(xué)浮區(qū)爐和一般性試驗(yàn)操作34-54
• 2.2.1 光學(xué)浮區(qū)法晶體生長(zhǎng)的發(fā)展35-38
• 2.2.2 FZ-T-10000-H-VI-VP型單晶爐38-42
• 2.2.3 光學(xué)浮區(qū)法生長(zhǎng)晶體的一般過(guò)程42-54
• 第三章 鉭酸鎂MgTa_2O_6晶體生長(zhǎng)54-74
• 3.1 引言54-57
• 3.2 晶體生長(zhǎng)57-66
• 3.2.1 初始原料57
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備57-58
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程58-66
• 3.3 晶體表征66-71
• 3.3.1 粉末XRD相表征66-68
• 3.3.2 Raman光譜表征68-71
• 3.4 小結(jié)71-74
• 第四章 鉭酸鎂MgTa_2O_6晶體能帶研究74-90
• 4.1 引言74-76
• 4.2 吸收過(guò)程76-81
• 4.3 鉭酸鎂晶體紫外可見(jiàn)吸收光譜81-85
• 4.4 禁帶寬度85-88
• 4.5 本章小結(jié)88-90
• 第五章 鉭酸鎂MgTa_2O_6單晶的偏振拉曼和變溫拉曼光譜研究90-114
• 5.1 引言90-92
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分92-93
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備92
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程92-93
• 5.3 偏振拉曼光譜研究93-96
• 5.4 MgTa_2O_6晶體變溫拉曼96-105
• 5.5 Mg_4Ta_2O_9單晶變溫拉曼光譜研究105-112
• 5.6 小結(jié)112-114
• 第六章 結(jié)論和展望114-118
• 6.1 結(jié)論114-115
• 6.2 展望115-118
• 參考文獻(xiàn)118-122
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文122-124
• 致謝124

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