钽铌酸钾(KTa_1-xNb_xO₃;简称KTN)晶体作为功能晶体材料中具有最大二次电光系数的晶体,因其具有优异的电光性能和光折变性能,被广泛的应用于电光偏转、电光调制、电光Q开关、全息存储等相关光学领域。在本文中,我们从晶体生长出发对掺杂铁、铜离子的钽铌酸钾晶体进行了研究,所做主要工作如下:1、本文采用顶部籽晶助溶剂法(Top seeded solution growth,简称TSSG),通过打造合适的生长温场、调节晶体生长参数,生长出了掺杂铁、铜离子的高质量钽铌酸钾晶体。在晶体生长过程中,首次采用了自动等径控制生长系统对KTN系列晶体的等径生长阶段进行了探索性研究。最后,对生长的Cu:KTN晶体和Fe:KTN晶体进行了晶格结构的测试,结果表明掺杂离子后,KTN晶体的晶格结构没有发生改变依然为钙钛矿结构。2、通过选择合适的定向、切割设备和晶体的研磨抛光工艺,研究了KTN系列晶体的加工工艺,并对加工抛光后的晶体样品进行分析,结果表明加工后的晶片表面光滑洁净无明显的划痕,放大500倍后才能观察到晶体表面个别的凹坑,并且其直径尺寸均小于0.5μm,能够满足光学实验的要求。然后对加工的Cu:KTN晶体和Fe:KTN晶体样品进行了介电性能的测试,测试结果表明,在KTN晶体中掺杂铜离子和铁离子后能够显著的增强晶体的介电性能、降低了其介电损耗,尤其是介电常数的增大非常明显。此外,通过晶体的介电性能测试还确定了晶体样品的相转变温度和居里温度,为后续对晶体中的畴结构研究奠定了基础。3、结合偏振光成像法原理,利用透反射偏光显微镜,研究和观察了晶体中出现的铁电畴结构。在不同温度下对Fe:KTN晶体中铁电畴结构的形成过程进行了分析,并根据畴结构在晶体中的消散分布情况,结合居里温度与晶体组分关系的经验公式,对样品中不同区域的组分分布进行了计算分析,结果表明该晶体样品中组分波动较小其组分梯度为0.08%/mm。4、我们还通过偏心TSSG法生长了Cu:KTN晶体,并对该晶体样品中出现的超晶格结构进行了研究。从晶体生长的溶质分布方面分析了该晶体中周期性超晶格结构的形成原因,利用偏光显微镜在变温过程中对超晶格结构进行了观察,并通过变温激光衍射的方法对超晶格结构进行了表征。实验结果表明,通过偏心TSSG法生长的Cu:KTN晶体中产生了周期性分布的溶质,周期性分布的溶质在晶体内部产生了周期性的电场,这种电场会诱导晶格中Nb⁵⁺离子的偏心位移方向,从而在晶体内部产生了周期性超晶格结构。变温激光衍射实验结果表明,该结构在晶体中的周期为3.2μm至3.4μm,并且是以三维结构存在于晶体中。这种自然生长的具有三维超晶格结构的KTN晶体有望在大规模结构的光学探索中开辟新途径,并且研发出新型光电功能器件,例如非易失性电子和光学结构化存储器,空间分辨的微型电光器件等。