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本论文将光学浮区法晶体生长技术与提高材料介电性能的研究相结合，通过对影响晶体生长的因素进行分析和研究，成功地生长出了几种有望替代SiO2电介质的介电材料晶体。论文首先对光学浮区法熔区形状和晶体直径、旋转速率、温场分布、生长速度和生长条纹等一系列影响晶体生长质量的因素进行分析和研究，并通过优化生长技术参数，成功地生长出了直径在7~9mm、长度为40~90mm的Ta2O5晶体。采用光学浮区法生长的Ta2O5晶体具有高温四方结构，[100]方向的介电常数为81.2，是普通Ta2O5陶瓷的2.2倍；Ta2O5晶体的介电常数和介电损耗存在明显的各向异性。分析了光学浮区法生长的Ta2O5晶体高介电常数机理。迄今为止，还没有见到采用光学浮区法生长Ta2O5高温相（Htet-Ta2O5）单晶的报道。生长出Ta2O5单晶并研究其物理性质随晶向的关系，对于开发高性能Ta2O5基器件具有重要意义。随后，分析了分凝现象对(Ta2O5)1－x(TiO2)x晶体生长的影响，并成功地生长出了直径在7~9mm、长度为50~90mm的(Ta2O5)1－x(TiO2)x(x=0.03、0.05、0.08和0.1)晶体。(Ta2O5)1－x(TiO2)x晶体的介电性能得到显著改善，各向异性得到明显增强。(Ta2O5)0.95(TiO2)0.05晶体沿[100]方向介电常数达到711.3，接近Ta2O5晶体的介电常数的9倍。光学浮区法能够提供高的温度梯度和较快的生长速度造成高温相的保存、Ti掺杂引起的晶格几何畸变和新产生的振动模式以及异价离子替代，是引起(Ta2O5)1－x(TiO2)x晶体介电常数大幅度提高的主要原因。介电性能的提高充分显示了(Ta2O5)1－x(TiO2)x晶体作为高电容器件中的电介质的潜力，将在未来微电子器件领域中获得进一步开发和应用。同时，使用光学浮区法成功获得了直径为8mm、长度为80mm的Nb2O5晶体。Nb2O5晶体具有较高的介电常数和较低的介电损耗，充分显示了作为高电容器件中的电介质的潜质，在未来微电子器件领域中有很强的应用价值。采用光学浮区法，在空气、氧气和氩气三种不同气氛下对Fe:Ti:Al2O3晶体进行了生长，发现在氩气气氛下生长的蓝宝石晶体质量最高。常温下的显微拉曼光谱出现了一个Al-O的伸缩振动的646cm-1峰，说明使用光学浮区法生长的蓝宝石晶体能够在拉曼表征中与天然蓝宝石近似。Fe:Ti:Al2O3晶体具有较高的介电常数和非常稳定的温度和频率特性，也显示出作为介电电介质的潜质。