山大电介质材料02-02章.ppt

1、1,电介质材料与器件,第二章：压电晶体,2,第二章：压电晶体,2.1 典型的压电晶体石英 2.2 石英的晶体结构 2.3 石英的培育 2.4 石英的坐标选取 2.5 石英的切割方位,3,2.1 典型的压电晶体石英,石英：就是人们常说的水晶。（或者说水晶专指透明的石英） 优质水晶均为透明晶体。其他质次的有紫色，红色，蓝色等。,4,2.1 典型的压电晶体石英,玛瑙,不同颜色同心条带构造的晶腺。,燧石：细微晶粒组成 的灰色或黑色隐晶质 石英。俗称火石。,5,2.1 典型的压电晶体石英,燧石：细微晶粒组成 的灰色或黑色隐晶质 石英。俗称火石。,结构中矿物晶体颗粒细小，肉眼无法分辨，只能在显微镜下看出，

2、最细的颗粒连显微镜也不能分辨，而只有光性反应，具有隐晶结构的岩石称隐晶岩,6,2.1 典型的压电晶体石英,7,第二章：压电晶体,2.1 典型的压电晶体石英 2.2 石英的晶体结构 2.3 石英的培育 2.4 石英的坐标选取 2.5 石英的切割方位,8,2.2 石英的晶体结构,SiO2有三种结晶形态：,石英,鳞石英,方石英,9,2.2 石英的晶体结构,SiO2有三种结晶形态：,石英,b石英：高温型 a石英：低温型,573oC,较高的对称性 622点群,较低的对称性 32点群,10,2.2 石英的晶体结构,a石英单胞的立体图。以Si原子作为单胞的顶角。,11,2.2 石英的晶体结构,a石英单胞的立

3、体图。以Si原子作为单胞的顶角。,12,2.2 石英的晶体结构,b石英（a）和a石英（b）的结构在（0001）面上的投影。 图中只标记Si 的位置，O的位置在相邻两个Si原子之间，未标记。,13,2.2 石英的晶体结构,b石英（a）和a石英（b）的结构在（0001）面上的投影。 图中只标记Si 的位置，O的位置在相邻两个Si原子之间，未标记。,14,第二章：压电晶体,2.1 典型的压电晶体石英 2.2 石英的晶体结构 2.3 石英的培育 2.4 石英的坐标选取 2.5 石英的切割方位,15,2.3 石英的培育,16,2.3 石英的培育,17,2.3 石英的培育,18,2.3 石英的培育,19,

4、2.3 石英的培育,20,2.3 石英的培育,人工制备水晶最成功的方法： 水热合成法（水热法或热液生长法）。,高温高压的条件下，利用水溶液的温度梯度去溶解在通常条件下不溶于水的物质，并使之结晶。,1700oC以上熔融的石英由液相冷却凝固时， 成为石英玻璃，而非石英晶体。,石英在常温常压下不溶于水，不易采用通常的水溶液法 培养单晶。,21,2.3 石英的培育,石英的溶解度： 380oC，1000大气压， 溶解度只有0.16%。,助溶剂,NaOH,Na2CO3,K2CO3, Li2CO3等。,22,2.3 石英的培育,石英的溶解度： 380oC，1000大气压， 溶解度只有0.16%。,助溶剂,0

5、.5N的NaOH溶液,400oC， 填充度80%，石英的溶解 度为每100g溶液中2.45g。,23,2.3 石英的培育,高压釜的构造,耐高压 抗腐蚀 密封性好 便于装卸,24,2.3 石英的培育,高压釜的构造,天然水晶的碎屑，熔炼的石英玻璃,25,2.3 石英的培育,生产中高压釜的安装示意图,26,2.3 石英的培育,生长水晶的典型条件： 溶解区：400oC 生长区：360oC 温度差：40oC 釜内填充度：80% 助溶剂：1克当量浓度的NaOH 挡板开孔度：5% 压强：1500大气压,27,2.3 石英的培育,温差在50oC以上，就会出现杂晶，一般温差在10-45oC之间。,28,2.3

6、石英的培育,充填度： 高压釜放入籽晶、原料后，装入溶液，溶液体积对高压釜自由空间的比值。（高压釜体积除去籽晶、原料、晶架、隔板等物体所占体积后所剩下的体积）,29,2.3 石英的培育,30,2.3 石英的培育,31,2.3 石英的培育,32,第二章：压电晶体,2.1 典型的压电晶体石英 2.2 石英的晶体结构 2.3 石英的培育 2.4 石英的坐标选取 2.5 石英的切割方位,33,2.4 石英的坐标选取,34,2.4 石英的坐标选取,35,2.4 石英的坐标选取,水晶的常用切割方位 及代号示意（图示为右旋晶体）,36,第二章：压电晶体,2.1 典型的压电晶体石英 2.2 石英的晶体结构 2.3 石英的培育 2.4 石英的坐标选取 2.5 石英的切割方位,37,2.5 石英的切割方位,石英晶片 切割取向 及符号,38,2.5 石英的切割方位,石英晶片 切割取向 及符号,39,2.5 石英的切割方位,(x, y, l) j,l:长度轴 w:宽度轴 t:厚度轴,j：旋转角度,厚度方向,长度方向,旋转轴,40,2.5 石英的切割方