高温压电晶体及传感器件在航空航天、核电能源、石油勘测和化学工业等领域有着重要的应用,但目前商业化的石英、铌酸锂等晶体,由于高温介电和压电性能不稳定,难以满足实际应用需求。硅酸镓镧(La3Ga5SiOi4,LGS)构型晶体具有较高的熔点(1450℃～1510℃),室温到熔点无相变、硬度适中、容易生长,是一类重要的高温压电晶体材料。在LGS构型晶体当中,结构有序的Ca3TaGa3Si2O14(CTGS)晶体拥有较高的电阻率和机械品质因子,综合性能较同构型其它晶体更为优良,因此有着光明的应用前景。为探讨该晶体在高温压电传感技术中的应用,本论文研究了CTGS晶体的坩埚下降法生长工艺,尝试了压电振动传感元器件的研制。主要的研究工作和结果如下：(1)设计了CTGS晶体生长用双温区坩埚下降炉,通过调整发热体(硅钼棒)在炉腔内的放置,获得了适合CTGS单晶生长的温梯结构,纵向温度梯度10~20℃/cm。(2)通过改进多晶制备工艺,获得了物相单一的CTGS多晶原料,提高了单晶生长质量。研究并获得了适合CTGS单晶生长的工艺制度：晶体放肩速率0.25mm/h,晶体等径生长速率0.35mm/h。沿x方向成功生长了质量良好的CTGS晶体,尺寸为Φ25mm×80mm。沿Y和Y偏-Z轴30°方向(记作Y(-30°)方向)分别生长了尺寸为ΦP25mm×60mm和Φ25mm×50mm的CTGS晶体,但晶体质量有待提高。(3)研究并表征了晶体的生长质量和生长缺陷。通过高分辨x射线衍射技术测量了晶体内部不同位置的摇摆曲线,结果显示,所生长的CTGS晶体具有良好的摇摆曲线峰形,半峰宽数值小于50",说明晶体内部没有孪晶界,晶格完整度较高。利用扫描电镜EDS分析了晶体表面的元素比例,结果表明在晶体表面缺陷处存在Ca元素的缺失和O元素的富集,认为与晶体生长过程中微小气泡的聚集有关。利用X射线光电子能谱(XPS)分析了晶体尾部的晶区和杂质区的元素变化。结果表明,尾部晶区中存在Ta元素的富集和Ga元素的缺失,而尾部杂质区中存在Ga和si元素的缺失,分析认为Ga元素的挥发导致了晶区和杂质区Ga元素含量的偏离。(4)利用阻抗法研究了生长晶体的介电、弹性、机电耦合系数和压电常数的温度依赖性,以及特殊晶体切型的频率温度特性。研究表明,坩埚下降法生长的晶体不同部位的晶体切型随温度变化一致,表明晶体整体电弹性能均一稳定。在室温到900℃范围内,介电常数εt11、弹性柔顺系数SE22、机电耦合系数K12和压电系数D12均随温度升高而逐渐升高,其中k12变化率<30%,d12变化率<21%。特别地,当温度高于600℃时晶体的介电损耗明显增加(>5%)。与提拉法生长的晶体相比,下降法生长的晶体在介电性能上差异较大,其介电常数随温度升高至600℃以后逐渐增加,900℃变化率为12%,而提拉法介电常数变化率更加稳定<4%。并且600℃之后下降法生长的晶体介电损耗增加较快,900℃损耗为2.3,相比之下,提拉法生长的CTGS晶体介电损耗较小仅为0.8,我们认为这与晶体生长质量有关。对沿特殊方向Y(-30°)生长的CTGS晶体,进行了频率温度依赖性测试。结果表明,垂直于生长方向加工的压电晶片,其频率温度拐点出现在250℃附近,一阶频率温度系数为17ppm/℃,二阶频率温度系数为-38ppb/℃2,与提拉法生长晶体的YXl(-30°)晶片的测试结果相一致,从而确定得到的CTGS晶体是沿Y偏-z轴30°进行生长的,没有发生角度的偏离。(5)基于对CTGS晶体电弹性能研究,设计了压缩式和剪切式振动传感器原型器件,利用搭建的高温振动测试平台,测试了器件在室温到200℃、10-1000Hz范围内的振动传感性能。在100Hz、500Hz和1000Hz条件下,测得压缩式振动传感器件的灵敏度分别为0.36±0.03pC/g、0.36±0.03pC/g和0.32±0.02pC/g: 剪切式传感器件的灵敏度分别为0.44±0.02pC/g、0.45±0.02pC/g和0.46±0.02pC/g:,在室温到200℃范围内,压缩式和剪切式振动传感器件的灵敏度变化率分别低于8.5%和4.5%。说明剪切式传感器件具有比压缩式传感器件更好的温度稳定性。结合对CTGS电弹性能的测试结果,我们认为,压电常数d11的温度漂移是造成压缩式传感器灵敏度变化的主要原因。通过计算热灵敏度漂移,得到在100Hz条件下,压缩式振动传感器的热灵敏度漂移最大为0.1%,剪切式振动传感器热灵敏度漂移最大为0.02%,表现了良好的灵敏度温度稳定性。整个温度范围内,压缩式振动传感器的非线性误差最大为3.5%,剪切式传感器的非线性误差最大为3.2%。综合来看,剪切式CTGS振动传感器件的性能更为优良。