Способ получения монокристаллов стибиотанталата калия
Изобретение относится к технологии получения монокристаллов стибио-танталата калия и может быть использовано в пъезотехнике. Цель изобретения - повышение выхода и размеров монокристаллов . Гидротермальный процесс выращивания кристаллов ведут при массовом соотношении оксида сурьмы (III) и оксида тантала (V)
СОКИ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1
ГОСУДАРСТВЕННЬФ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21)4664444/26 (22) 22.03.89 (46) 15.04.91. Бюл. ¹ 14 (71) Физико-технический институт им. С.У.Умарова (72) В.И.Пополитов и h.Н.Цейтлин (53) 621 315.592 (088.8) (56) Пополитов В.И., Плахов Г.Ф.
Синтез и рост ортотанталата сурьмы.
Изв. АН СССР. Неорган. материалы, 1988, т. 24, Р 1, с. 100-104. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНОКРИСТАЛЛОВ
СТИБИОТАНТАЛАТА КАЛИЯ (57) Изобретение относится к технологии получения монокристаллов стибио-Изобретение относится к способу получения монокристаллов стибиотанталата калия (К SbTa О, ) и может быть использовано в области пьеэотйхники и пиротехники.
Цель изобретения — повышение выхода и размеров монокристаллов.
Пример 1, Исходные оксиды
ВЬ О (30 г) и Ta>0g (11 г), взятые в массовом отношении 3:1,1, помещают в автоклав периодического действия, в который заливают водный раствор фторида калия KF и перокси-. да водорода Н О концентрацией
С = 56 мас.Х и С H 0 = 5 мас.Я.
Объемное отношение Ч„ /Ч составляет 3:1, а объемное отношение
5Г ра0817ъЪ О п,.О авно 3,1:1,1.Затем в автоклаве устанавливают перегородок (5g)$ С 30 В 7/10 29/30 танталата калия и может быть использовано в пьезотехнике. Цель изобретения — повышение выхода и размеров монокристаллов. Гидротермальный процесс выращивания кристаллов ведут при массовом соотношении оксида сурьмы (III) и оксида тантала (V) (3-3,5):(1,1-1,6), концентрации в водном растворе фторида калия 5662 мас.l, пероксида водорода 46 мас.Е и их объемном соотношении (3-4):(1-1,4). Объемное соотношение твердой фазы и жидкой (1,1-1,4):
:(3,1-4,2). Получены монокристаллы размером 3,5-4,4 мм, выход монокристаллов 92-94Х. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. разделяющую зону растворения и синтеза.. Автоклав герметиризуют и устанавливают в печь сопротивления, где о
его нагревают до Т = 500 С с температурным градиентом Л в 1,2 град/см.
Давление в автоклаве вследствие расширения жидкой фазы при нагревании составляет 1050 атм. Время выдержки автоклава в эксперименте 12 сут.
Исходные компоненты шихты растворяются и за счет конвективного движения раствора, вызванного температурным градиентом, транспортируются в.. реакционную зону синтеза, где, взаимодействуя с ионами калия, образуют монокристаллы К SbTa О, Полученные монокристаллы имеют размеры 3,43,8 мм, их выход составляет 92,57. от исходных компонентов шихты.
1641899
П р и м е .р 2. Исходные компоненты шихты $Ь20 (30 г) и Та О (11 r), взятые в массовом отношении 3 .1,1, загружают на дно автоклава, в которьй заливают водный раствор KF u
Н О концентрацией 59 и 5 мас. соответственно. Объемное отношение
V /Чн составляет 3:,1, а объемное отношение Чкгфиящ ЧбЬ,ов+та,о,равно 10
4,2:.1,4. В автоклаве размещают перегородку, его герметиризуют и помещают в печь сопротивления, где нагревают до 520 С, вследствие чего давлео
- ние в результате расширения жидкой фазы при нагревании достигает
1100 атм. Температурньй градиент, необходимьй для конвекционного массопереноса растворенных оксидов сурьмы и тантала, а также для создания пересыщения, составляет 1,4 град/см.
Растворенные компоненты, реагируя в реакционной зоне синтеза автоклава
1с ионами калия, образуют монокристаллы К ЗЬТа О, . Выход монокристаллов 25 составляет 93р3/р а размеры их составляют от 3,6 до 4,.1 см.
Пример 3. Порядок проведения экспериментов аналогичен примеру 1. Технологические параметры эксперимента: соотношение исходных компонентов $Ь00 (30 г) и Та О (17, 6 г) составляет 3, 5: 1, 6; концентрация растворов KF и И О равна 62 и 6 мас.X соответственно, объемное отношение жидкой и твердой фазы
4, 2: 1,4; жидкой к жидкой 4: 1,4, температурный градиент 1,8 град/см, температура 550 С, давление 1250 атм.
В результате описанного в примерах и 2 процесса при данных параметрах происходит образование монокристаллов стибиотаиталата калия. Выход монокристаллов 957., размеры кристаллов составляют 3,9-4,5 мм. Основные параметры процесса полу- 45 чеиия монокристаллов К $ЬТа О представлены в таблице, Определение химического состава и идентификацию монокристаллов осу- 50 ществляли методом рентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализа.
В рентгеноструктурных исследованиях использованы методы Лауэ, Вейсенберга и порошка при CuKg,-излуче- 55 нии, Установлено, что монокристэллы относятся к дитригональнопирамидальному (3 m) классу тригональной сингонии с параметрами элементарной ячейки: аo = 10,653+0,004, с„= 11,597+
+0,005 А (в гексагональной установке).
Изучение систематики погасаний рефлексов на вейсенбергограммах, симметрии лауэграмм с учетом изучения пироэффекта позволяет выбрать для монокристаллов К S4TBg0(g полярную пространственную группу R3m.
Синтезированные монокристаллы во всех случаях были огранены тремя простьми формами: (0001} 10001), (1120).
Диэлектрические свойства изучались с использованием моста Е-8-2 на частоте 1. кГц. Пироэффект измеряли динамическим методом с частотой модуляции теплового потока 1 кГц. Для этих измерений образцы монокристаллов изготовляли в виде отшлифованных пластин толщиной 300 мкм, вырезанных в направлениях $0001) 10Т01, 0110$
На противоположные стороны пластин наносили электроды вжиганием серебряной пасты при 500-600 С. Выращенные монокристаллы были монодоменными и не требовали дополнительной поляризации. Пироэффект бып обнаружен только в срезе, перпендикулярном оси $0001).
Установлено, что максимум величины пирокоэффициента (1 ) находится при 340 С. При исследовании температурных зависимостей диэлектрической проницаемости (Т, С) и тангенса угла диэалектрических потерь tp o (Т, С), в районе 340 С наблюдается четко выраженньй фазовый переход.
Из совокупности диэлектрических и пироэлектрических измерений следует, что синтезированные кристаллы являются сегнетоэлектриком с точкой Кюри
Т = 340 С и величиной пирокоэффициента RI 70 ед.СГСЕ. МонокристЬплы
K Предлагаемьй способ эффективен, так как позволяет получать сегнетоэлектрические монокристаллы К $ЬТа О с высоким выходом, больших размеров и хорошего качества, а также монодоменные монокристаллы, что Формула изобретения 1. Способ получения монокристаллов стибиотанталата калия путем -перекристаллизации шихты, содержаI Т,OC С1 0, . KF kF + Mt 2. wwaacc,X ас.Х 7, б Размеры моВыход монокристалла, мм нокристалла, 7. 3,1:1,1 3111 4,2:1,4 4,2:1,4 3,1:1,1 4,2:1,4 3, 5-3„9 3,6-4,0 3,7-4,1 3,8-4,2 4,0-4 3 4, 1-4,4 92,7 93,0 93,5 93,7 94,1 94,6 3:1 3:1 4:1,4 4: 1,4 3:1 4:1,4 6 6 I 58 62 56 500 1,5 500 1,8 520 1,2 520 1,8 55Î 1,5 550 1,8 Составитель Е.Лебедева Редактор Т.Лазаренко Техред И.Дидык Корректор > .Nаксимишинец Заказ 1126 Тираж 266 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГИ1Т СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101 5 1 не требует их дополнительной поляризации при использовании в качестве рабочих элементов в пьезодатчиках и пироэлектрических преобразователях различного назначения. Способ рентабелен, воспроизводим, а выход и размеры монокристаллов стибиотанталата калия определяются только емкостью рабочей аппаратуры и разработанными физико-химическими параметрами. Использование данного способа позволяет расширить производство нового класса тригональных сегнетоэлектриков, необходимых для новой техники. 641899 6 щей оксиды сурьмы (III) и тантала (V), в водном растворе, содержащем калиевую соль Атороводородной кислоты и пероксид водорода, при высоких температуре, давлении и наличии температурного градиента между зонами растворения и роста, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода и размеров монокристаллов, в качестве калиевой соли фтороводородной кислоты берут фторид калия концентрацией 56-62 мас. K при его объемном отношении в растворе к пероксиду водорода концентрацией 4-6 мас.7., равном (3-4):(1-1,4), массовое соотношение оксида сурьмы и оксида тантала берут равным (3-3, 5) (1, 1-1, б) . 20 2. Способ поп.1, о тл ич аюшийся тем, что процесс ведут при объемном соотношении жидкой и твердой фаз (3, 1-4, 2): (1, 1-1, 4) .
