《晶体材料的应用》PPT课件.ppt

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1、晶体材料的应用总述总述u晶体能实现能实现电、磁、光、声和力等的交互作用和转换电、磁、光、声和力等的交互作用和转换，它是近代科学技，它是近代科学技术发展中不可缺少的重要材料天然晶体无论在品种、质量和数量等方面，术发展中不可缺少的重要材料天然晶体无论在品种、质量和数量等方面，都远远不能满足近代科学技术发展的需要，因而促进了人工晶体的发展。都远远不能满足近代科学技术发展的需要，因而促进了人工晶体的发展。特别是由于固体微电子学的日新月异的发展，更加需要品种繁多的大量的特别是由于固体微电子学的日新月异的发展，更加需要品种繁多的大量的晶体材料，其中包括半导体晶体、电介质晶体、光学晶体、超硬晶体、绝晶体材料

2、，其中包括半导体晶体、电介质晶体、光学晶体、超硬晶体、绝缘晶体以及各种敏感晶体材料等晶体材料处于材料科学发展的前沿。它缘晶体以及各种敏感晶体材料等晶体材料处于材料科学发展的前沿。它与空间、电子、激光、红外、新能源开发等新技术密切相关因此，晶体与空间、电子、激光、红外、新能源开发等新技术密切相关因此，晶体材料对近代科学技术的发展起到的推动作用材料对近代科学技术的发展起到的推动作用l2、磁性晶体材料磁性晶体材料l磁性材料可分为磁性材料可分为金属磁性材料金属磁性材料和和非金属磁性材料非金属磁性材料两大类两大类l金金属属磁磁性性多多晶晶材材料料(如如：硅硅铁铁合合金金、铁铁镍镍合合金金等等)在在电电力

3、力、电信和自控等方面都得到了广泛的应用。电信和自控等方面都得到了广泛的应用。l铁铁氧氧体体是是属属于于非非金金属属磁磁性性材材料料，它它是是由由铁铁和和其其他他一一种种或或多多种种金金属属组组成成的的复复合合氧氧化化物物，铁铁氧氧体体磁磁性性材材料料可可分分为为软磁铁氧体、硬磁铁氧体、旋磁铁氧体、矩磁铁氧体和和压磁铁氧体等五种等五种3、光学晶体材料光学晶体材料 光光学学元元件件若若按按照照其其功功能能进进行行分分类类时时则则可可分分为为有有源源光光学学元元件件和和无无源光学元件源光学元件两大类：两大类：晶晶体体在在光光学学仪仪器器中中的的主主要要应应用用是是制制作作光光学学元元件件，光光学学元

4、元件件的的种种类类繁繁多多，其其范范围围是是从从早早巳巳采采用用的的透透镜镜、棱棱镜镜等等光光学学元元件件开开始始到到以以光光电电子子学为基础的半导体激光器、光电二极管以及集成光路等学为基础的半导体激光器、光电二极管以及集成光路等 晶晶体体在在光光学学仪仪器器中中的的应应用用，最最早早是是利利用用天天然然晶晶体体，诸诸如如：萤萤石石(CaF2)、天天然然水水晶晶(SiO2)、金金红红石石(Ti02)、方方解解石石(CaC03)和和天天然然云云母母等等来来制制作作棱棱镜镜、透透镜镜、窗窗口口、偏偏振振片片和和补补偿偿镜镜等等，但但是是符符合合仪仪器器所所要要求求的的透透过过率率、均均匀匀性性与与

5、足足够够大大尺尺寸寸的的天天然然光光学学晶晶体体却却是是比比较较少少见见的的因因此此，当当前前所所使使用用的的光光学学晶晶体体大大多多数数是是依依赖赖于于人人工工晶晶体体晶晶体体较较非非易易态态玻玻璃璃的的主主要要优优点点是是：晶晶体体的的物物理理化化学学性性能能及及其其使使用用特特性性的的多多样样性性、晶晶体体的的折折射射率率和和色色散散变变化化比比玻玻璃璃强强得得多多、单单晶晶具具有有双双折折射射、高高熔熔点点和和各各向向异异性性等等特特性性普通光学晶体普通光学晶体l4、激光晶体激光晶体l 当当前前应应用用最最多多的的激激光光晶晶体体仍仍然然是是掺掺钕钕钇钇铝铝石石榴榴石石(Nd3+Y3A

6、15O12,即即Nd3+YAG)晶晶体体，最最早早掺掺钕钕铝铝酸酸钇钇纪纪(Nd3+YAl03)晶晶体等体等l 近近年年来来，固固体体激激光光技技术术发发展展的的主主要要趋趋势势表表现现在在材材料料研研究究的的多多样样上上 固固体体激激光光波波长长已已延延伸伸到到真真空空紫紫外外(0.28 m)至至中中红红外外(4.7 m)波波段段 当当前前，随随着着激激光光技技术术的的发发展展，固固体体激激光光器器的的种种类类愈愈来来愈愈多多，诸诸如如：普普通通脉脉冲冲激激光光器器、连连续续激激光光器器、电电光光或或声声光光调调Q脉脉冲冲激激光光器器、连连续续泵泵浦浦声声光调光调Q激光器、高频倍频激光器、锁

7、模激光器以及固体可调谐激光器。激光器、高频倍频激光器、锁模激光器以及固体可调谐激光器。单单晶晶金金刚刚石石可可以以用用来来制制作作表表镶镶钻钻头头、砂砂轮轮修修正正笔笔、硬硬度度计计的的压压硬硬头头、车车刀刀、拉拉丝丝模模和和航航空空仪仪表表的的抗抗震震文文承承轴轴等等宝宝石石级级单单晶晶金金刚刚石石可可用用来来制制作作激激光光器器窗口和热沉以及鬼重的装饰品等窗口和热沉以及鬼重的装饰品等 多多晶晶金金刚刚石石可可用用来来制制作作加加工工工工具具、磨磨料料和和抛抛光光粉粉等等金金刚刚石石加加工工工工具具，品品种种繁繁多多，其其中中包包括括切切割割、铣铣磨磨和和钻钻孔孔等等金金刚刚石石加加工工工工

8、具具的的应应用用范范围围很很广广，例例如如：在在非非金金属属材材料料方方面面的的大大理理石石、花花岗岗岩岩、玻玻璃璃、各各种种耐耐火火材材料料，玻玻璃璃钢钢、陶陶瓷瓷、铸铸石石和和建建筑筑材材料料加加工工等等，经经济济效效果果与与社社会会效效益益显显著著，潜潜力力很大。很大。5、超硬晶 体材料6、压电晶体材料压电晶体材料 水水晶晶具具有有频频率率稳稳定定的的特特性性，这这是是一一种种较较理理想想的的压压电电晶晶体体材材料料，可可广广泛地应用于泛地应用于制作谐振器制作谐振器、滤波器滤波器、换能器和声表面波器件换能器和声表面波器件等等 近近些些年年来来，人人们们又又研研制制成成功功了了许许多多新新

9、型型的的压压电电晶晶体体，主主要要有有钙钙钛钛矿矿型型结结构构的的铌铌酸酸锂锂(LiNbO3)、钽钽酸酸锂锂(LiTa03)、铌铌酸酸钾钾(KNbO3)、钽钽酸酸钾钾(KTa03)等等晶晶体体，和和钨钨青青铜铜型型结结构构的的铌铌酸酸铅铅钡钡(SBN)、铌铌酸酸钡钡钠钠(BNN)和和铌铌酸酸钾锂钾锂(KLiNbO3)等晶体，以及层状结构的钛酸铋和锗酸铋等晶体等晶体，以及层状结构的钛酸铋和锗酸铋等晶体l7、敏感晶体材料敏感晶体材料实实际际晶晶体体之之所所以以具具有有敏敏感感性性能能，其其本本质质在在于于它它不不具具有有理理想想完完整整的的点点阵阵结结构构，而而是是存存在在着着晶晶体体结结构构缺缺

10、陷陷各各种种晶晶体体结结构构缺缺陷陷的的性性质质、数数量量和和分分布布状状态态以以及及缺缺陷陷间间的的相相互互作作用用，造造成成了了晶晶体体的的宏宏观观物物理理性性质质的的差差异异，这这就就是是晶晶体体结结构构敏敏感感性性能能的的来来源源，因因此此，晶晶体体结结构构缺缺陷陷显显然然是是理理想想完完整整晶晶体体的的敏敏感性能的关键所在感性能的关键所在 l 晶晶体体结结构构敏敏感感性性能能表表现现在在各各个个方方面面，诸诸如如：热热敏敏、气气敏敏、湿湿敏敏、光光敏敏、压压敏敏、磁磁敏敏、放放射射线线敏敏和和化化学学敏敏等等。晶晶体体敏敏感感性性能能的的应应用用是是用用来来制制作作敏敏感感器器件件的

11、的敏敏感感器器件件按按其其功功能能进进行行分分类类时时，可可分分为为气气体体敏敏感感器器、湿湿度度敏敏感感器器、压压敏敏感感器器、光光敏敏感感器器、力力敏敏感感器器、热热敏敏感感器器、电电子子敏敏感感器器、放放射射线线敏敏感感器和磁敏器件器和磁敏器件l9、生体功能材料生体功能材料l 生生体体功功能能材材料料包包括括高高分分子子功功能能材材料料、无无机机非非金金属属晶晶体体功功能能材材料料、金金属属晶晶体体功功能能材材料料、复复合合材材料料以以及及生生物物活活性性材材料料等等例例如如：生生物物陶陶瓷瓷多多晶晶材材料料已已广广泛泛地地应应用用于于人人造造牙牙齿齿、人人造造骨骨能能、人造关节、人造心脏瓣膜、人造眼睛人造关节、人造心脏瓣膜、人造眼睛等方面等方面感谢您的观看！感谢您的观看！主讲人：赵喜波、付齐主讲人：赵喜波、付齐