【摘 要】
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钛酸盐材料是一类重要的功能材料,具有良好的铁电、压电、热电、光学、电学及化学性能,引起了人们的广泛研究。Zn2TiO4材料在微波器件、吸附材料、光致发光材料、颜料等方面具有极好的潜在实际应用价值,得到了越来越多的关注。含钛（Ti）矿物赋存于地球内部,是地球内部不可缺少的一部分。对Zn2TiO4等含钛矿物在高压下的弹性性质的研究可以帮助人们进一步深入了解地球内部组成。本文我们利用原位高压拉曼散射实验
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钛酸盐材料是一类重要的功能材料,具有良好的铁电、压电、热电、光学、电学及化学性能,引起了人们的广泛研究。Zn2TiO4材料在微波器件、吸附材料、光致发光材料、颜料等方面具有极好的潜在实际应用价值,得到了越来越多的关注。含钛（Ti）矿物赋存于地球内部,是地球内部不可缺少的一部分。对Zn2TiO4等含钛矿物在高压下的弹性性质的研究可以帮助人们进一步深入了解地球内部组成。本文我们利用原位高压拉曼散射实验技术和高压布里渊散射实验技术结合金刚石对顶砧装置（DAC）,对单晶Zn2TiO4尖晶石进行了高压研究,得到了以下实验结果:（1）首次通过布里渊散射结合金刚石对顶砧装置（DAC）在室温下对单晶Zn2TiO4尖晶石进行了高压研究。获得了单晶Zn2TiO4尖晶石的声速随旋转角度的变化规律、弹性常数、体积模量和剪切模量随压力的变化规律。发现弹性常数C11、C12和绝热体积模量KS均随压力增加而增加,而弹性常数C44和剪切模量G几乎不随着压力的增加而发生变化。利用有限应变理论拟合分析,计算出室温下单晶Zn2TiO4尖晶石的弹性常数Cij、体积模量KS和剪切模量G及压力导数Cij’,KS’以及G’,即C11=226（3）、C12=137（4）和C44=88（2）,体积模量KS0=167（3）GPa,KS’=5.33（17）,剪切模量G0=67（1）GPa,G’=0.06（5）。总结了一般的尖晶石弹性性质规律:C11’≈C12’,C44’＜＜C11’,C44’＜＜C12’,且G’的值偏小。获得了室温下单晶Zn2TiO4尖晶石的泊松比及横纵波各向异性随压力的变化规律。另外,我们发现了Mg2SiO4尖晶石弹性常数压力导数的反常现象:C11’＞2C12’,并解释了造成这种反常现象的最可能原因。（2）通过原位拉曼光谱结合金刚石对顶砧装置（DAC）在室温下对单晶Zn2TiO4尖晶石进行了高压研究。高压拉曼光谱测试结果显示,随着压力的增加,原有的拉曼峰只是随着压力的增加向高波数偏移,没有产生新的拉曼振动峰,表明在0-18 GPa压力范围内,单晶Zn2TiO4尖晶石没有发生晶体结构相变。（3）获得了单晶Zn2TiO4尖晶石的纵波速度（VP）和横波速度（VS）随压力的变化关系。与另外两种尖晶石型矿物Mg Al2O4和γ-(Mg0.91Fe0.09)2SiO4（林伍德石）进行对比研究发现,在这三种矿物中,单晶Zn2TiO4尖晶石有着最小的纵波速度VP和横波速度VS;与林伍德石相比,Ti和Al在尖晶石B位点的占据会降低G’,从而导致剪切速度VS的增加率较低。
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