本研究将无机化合物的温和化学反应制备研究融合到对铌酸锂(LN)晶体的缺陷与缺陷浓度控制的研究中。基于有机分子参与的LN前驱物制备反应,通过反应机理与工艺研究有效地降低化学反应温度。将前驱物处理成为具有不同聚集形态的LN样品如超细微粒、薄膜、纳米-微米晶等进行全面的电镜显微技术观察,发现并寻找LN结晶的本质特征、获得LN晶体形成时的准确结构信息。在此基础上,归纳、分析LN晶体的缺陷及控制问题。LN晶体的缺陷问题是一个亟待解决的学术与技术难题,目前国内外的研究工作都是围绕高温条件下生长的LN大块单晶体进行的,至今人们还不清楚温度是否是促成LN晶体中缺陷产生的本质原因,也没有人做这一尝试,因此缺陷问题长期得不到解决。开展较低温度下(如在500oC左右)的LN样品合成与表征工作将为我们解决这一难题带来新的契机。
采用多种化学反应手段,本课题研究将无机化合物的温和化学制备研究融合到对铌酸锂(LN)晶体的缺陷及其浓度控制的研究中。基于有机分子参与的LN前驱物制备反应,通过反应机理与工艺研究有效地降低了LN粉体的化学反应制备温度。将前驱物处理成为具有不同聚集形态的LN样品如超细微粒、薄膜、纳米-微米晶等进行了全面的电镜显微技术观察,发现并寻找到了LN结晶的本质特征、获得了LN晶体形成时的准确结构信息。在此基础上,归纳、分析了LN晶体的缺陷及其控制问题。在该课题中我们主要完成了五个部分的研究,化学反应控制Nb2O5的相变、铌酸锂粉末的温和反应制备、铌酸锂晶体的缺陷与掺杂、铌酸锂晶体中掺杂离子的占位问题、铌酸锂晶体的铁电性能等。LN晶体的缺陷问题是一个亟待解决的学术与技术难题,至今人们还不清楚温度是否是促成LN晶体中缺陷产生的本质原因,本课题提供了很好的实验和理论证据。该课题围绕反应温度所开展的相变、合成、缺陷控制等研究均获得了较大突破,为我们解决LN晶体缺陷控制这一难题带来了新的契机。