晶體材料的應(yīng)用

關(guān)于晶體材料的應(yīng)用第1頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四晶體材料的應(yīng)用總述晶體能實(shí)現(xiàn)電、磁、光、聲和力等的交互作用和轉(zhuǎn)換，它是近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中不可缺少的重要材料．天然晶體無論在品種、質(zhì)量和數(shù)量等方面，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，因而促進(jìn)了人工晶體的發(fā)展。特別是由于固體微電子學(xué)的日新月異的發(fā)展，更加需要品種繁多的大量的晶體材料，其中包括半導(dǎo)體晶體、電介質(zhì)晶體、光學(xué)晶體、超硬晶體、絕緣晶體以及各種敏感晶體材料等．晶體材料處于材料科學(xué)發(fā)展的前沿。它與空間、電子、激光、紅外、新能源開發(fā)等新技術(shù)密切相關(guān)．因此，晶體材料對近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起到的推動作用第2頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四第3頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四2、磁性晶體材料磁性材料可分為金屬磁性材料和非金屬磁性材料兩大類．金屬磁性多晶材料(如：硅鐵合金、鐵鎳合金等)在電力、電信和自控等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。鐵氧體是屬于非金屬磁性材料，它是由鐵和其他一種或多種金屬組成的復(fù)合氧化物，鐵氧體磁性材料可分為軟磁鐵氧體、硬磁鐵氧體、旋磁鐵氧體、矩磁鐵氧體和壓磁鐵氧體等五種．第4頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四第5頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四3、光學(xué)晶體材料光學(xué)元件若按照其功能進(jìn)行分類時則可分為有源光學(xué)元件和無源光學(xué)元件兩大類：晶體在光學(xué)儀器中的主要應(yīng)用是制作光學(xué)元件，光學(xué)元件的種類繁多，其范圍是從早巳采用的透鏡、棱鏡等光學(xué)元件開始到以光電子學(xué)為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體激光器、光電二極管以及集成光路等．第6頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四

晶體在光學(xué)儀器中的應(yīng)用，最早是利用天然晶體，諸如：螢石(CaF2)、天然水晶(—SiO2)、金紅石(Ti02)、方解石(CaC03)和天然云母等來制作棱鏡、透鏡、窗口、偏振片和補(bǔ)償鏡等，但是符合儀器所要求的透過率、均勻性與足夠大尺寸的天然光學(xué)晶體卻是比較少見的．因此，當(dāng)前所使用的光學(xué)晶體大多數(shù)是依賴于人工晶體．晶體較非易態(tài)玻璃的主要優(yōu)點(diǎn)是：晶體的物理化學(xué)性能及其使用特性的多樣性、晶體的折射率和色散變化比玻璃強(qiáng)得多、單晶具有雙折射、高熔點(diǎn)和各向異性等特性．普通光學(xué)晶體第7頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四4、激光晶體當(dāng)前應(yīng)用最多的激光晶體仍然是摻釹釔鋁石榴石(Nd3+—Y3A15O12,即Nd3+—YAG)晶體，最早摻釹鋁酸釔紀(jì)(Nd3+—YAl03)晶體等．

近年來，固體激光技術(shù)發(fā)展的主要趨勢表現(xiàn)在材料研究的多樣上．固體激光波長已延伸到真空紫外(0.28m)至中紅外(4.7m)波段．當(dāng)前，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，固體激光器的種類愈來愈多，諸如：普通脈沖激光器、連續(xù)激光器、電光或聲光調(diào)Q脈沖激光器、連續(xù)泵浦聲光調(diào)Q激光器、高頻倍頻激光器、鎖模激光器以及固體可調(diào)諧激光器。第8頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四第9頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四單晶金剛石可以用來制作表鑲鉆頭、砂輪修正筆、硬度計(jì)的壓硬頭、車刀、拉絲模和航空儀表的抗震文承軸等．寶石級單晶金剛石可用來制作激光器窗口和熱沉以及鬼重的裝飾品等．多晶金剛石可用來制作加工工具、磨料和拋光粉等．金剛石加工工具，品種繁多，其中包括切割、銑磨和鉆孔等．金剛石加工工具的應(yīng)用范圍很廣，例如：在非金屬材料方面的大理石、花崗巖、玻璃、各種耐火材料，玻璃鋼、陶瓷、鑄石和建筑材料加工等，經(jīng)濟(jì)效果與社會效益顯著，潛力很大。5、超硬晶體材料第10頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四6、壓電晶體材料水晶具有頻率穩(wěn)定的特性，這是一種較理想的壓電晶體材料，可廣泛地應(yīng)用于制作諧振器、濾波器、換能器和聲表面波器件等．近些年來，人們又研制成功了許多新型的壓電晶體，主要有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰(LiNbO3)、鉭酸鋰(LiTa03)、鈮酸鉀(KNbO3)、鉭酸鉀(KTa03)等晶體，和鎢青銅型結(jié)構(gòu)的鈮酸鉛鋇(SBN)、鈮酸鋇鈉(BNN)和鈮酸鉀鋰(KLiNbO3)等晶體，以及層狀結(jié)構(gòu)的鈦酸鉍和鍺酸鉍等晶體．第11頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四第12頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四7、敏感晶體材料實(shí)際晶體之所以具有敏感性能，其本質(zhì)在于它不具有理想完整的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，而是存在著晶體結(jié)構(gòu)缺陷．各種晶體結(jié)構(gòu)缺陷的性質(zhì)、數(shù)量和分布狀態(tài)以及缺陷間的相互作用，造成了晶體的宏觀物理性質(zhì)的差異，這就是晶體結(jié)構(gòu)敏感性能的來源，因此，晶體結(jié)構(gòu)缺陷顯然是理想完整晶體的敏感性能的關(guān)鍵所在．第13頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四

晶體結(jié)構(gòu)敏感性能表現(xiàn)在各個方面，諸如：熱敏、氣敏、濕敏、光敏、壓敏、磁敏、放射線敏和化學(xué)敏等。晶體敏感性能的應(yīng)用是用來制作敏感器件的．敏感器件按其功能進(jìn)行分類時，可分為氣體敏感器、濕度敏感器、壓敏感器、光敏感器、力敏感器、熱敏感器、電子敏感器、放射線敏感器和磁敏器件．第14頁，共16頁，2023年，2月20日，星期四9、生體功能材料

生體功能材料包括高分子功能材料、無機(jī)非金屬晶體功能材料、金屬晶體功能材料、復(fù)合材料以及生物活