论文部分内容阅读
由于卓越的光学性能、化学稳定性以及机械性能,氟化物材料具有非常可观的科学研究价值和经济效益,近些年来引起了广泛的科学兴趣和研究。众所周知,微量浓度的缺陷（杂质）即可对材料的性能产生显著的影响。光学性能研究表明氟化物中存在多种本征缺陷。介质谱方法是一种描述缺陷行为的强有效的、非破坏性的研究手段,所以可以充分利用其对缺陷的运动有个全面的了解。同时,作为材料的基本特性之一,介电性能的研究在材料应用上有着重要的意义。本文以一系列氟化物单晶（MFx, M=Ca, La, Mg, Li; x=1,2,3）为研究对象,利用多种介电谱,对其介电性能进行了系统的研究,得到的结果如下：（1）在室温到773 K的温度范围内,对CaF2单晶样品的介电性能进行了研究。观测到一个类德拜弛豫和一个类铁电体弛豫。利用拉曼光谱和差示扫描热量法测量证实了本征缺陷氟空位（VF·）和氟填隙（Fi’）的共存以及外来氧离子缺陷的存在。阻抗谱分析显示类德拜弛豫源于缺陷VF·的运动；而类铁电体弛豫行为与O"-V·F复合体有关联。（2）在宽温域110-773 K和频域100 Hz-10 MHz对LaF3单晶样品系统的介电测量中,随着温度的增加,依次观测到了两个热激活弛豫（R1,R2）和一个介电异常（A）。较低温的弛豫R1是氟离子在F1亚晶格中的扩散和跳跃所引起的极化子弛豫；较高温弛豫R2是由于电极阻挡引起的Maxwell-Wagner弛豫,与在F1和F23亚晶格以及三个等权亚晶格中的离子交换有关。最高温区出现的介电异常A则与电子-离子耦合感应引起的电感效应有关。（3）利用阻抗谱和模量谱对MgF2单晶样品进行了从室温到1073 K的电学和介电性能研究。阻抗谱分析表明MgF2单晶在低于773 K的温度范围表现出本征介电性质,在更高温观测到一个热激活的类德拜弛豫,证实是由氟填隙运动引起。这些性能表明MgF2单晶可以在栅介质、基板材料以及硅技术中的缓冲层等方面具有广泛的应用前景。（4）LiF单晶在从室温到1073 K温区内表现出两套热激活弛豫（R1,R2）。激活能为0.8 eV的弛豫R1是与锂离子的扩散有关。弛豫R2的Arrhenius曲线被分界温度598 K和698 K分为低、中和高温段三部分。三段弛豫R2依照升温顺序分别由F3、F3+心,F2心和F心引起。一系列氟化物单晶样品利用介质性能测试和弛豫分析,发现宏观介电性能与微观本征缺陷运动有关。