单晶钨酸钙的介电性质

本研究采用微波回音壁模式(WGM)分析技术,对圆柱形单晶钨酸钙(CaWO$_4$)样品的介电性质进行表征。通过研究准横向磁模式和准横向电模式系列,我们可以从室温到低温条件下评估损耗机制和相对介电常数。我们报道了双轴介电常数数值:295 K 时 $\epsilon_{||} = 9.029 \pm 0.009$、$\epsilon_{\perp} = 10.761 \pm 0.01$;4 K 时 $\epsilon_{||} = 8.794 \pm 0.009$、$\epsilon_{\perp} = 10.440 \pm 0.01$。各分量相对于晶胞的 c 轴定义。平行分量与已发表的 MHz 频段文献结果吻合良好;然而垂直分量低了 $4.8$%。WGM 技术提供了更高的精度,其精度主要受限于晶体尺寸的不确定度。WGM 同样是晶格动力学的灵敏探针,能够监测温度依赖的损耗机制。在室温下,测得的损耗角正切为 $\tan\delta_{||}^{295,\mathrm{K}} = (4.1 \pm 1.4) \times 10^{-5}$ 和 $\tan\delta_{\perp}^{295,\mathrm{K}} = (3.64 \pm 0.92) \times 10^{-5}$。冷却至 4 K 时,损耗角正切改善了约两个数量级,达到 $\tan\delta_{||}^{4,\mathrm{K}} = (1.56 \pm 0.52) \times 10^{-7}$ 和 $\tan\delta_{\perp}^{4,\mathrm{K}} = (2.05 \pm 0.79) \times 10^{-7}$。这些低温值高于先前研究的报道值,可能源于与未识别的顺磁自旋系综相关的磁损耗通道。这些发现对 CaWO$_4$ 在自旋量子系统和低温量热计等应用中的使用具有重要意义,凸显了 WGM 在新型传感应用中的潜力。