具有层状类钙钛矿结构的La₂Ti₂O₇（LTO）晶体,是优良的高温铁电材料,广泛应用于高温传感器、电光设备等方面。长期以来,人们对LTO的研究主要集中在多晶陶瓷和薄膜方面,对LTO单晶的关注较少。近年来,研究人员再次将研究重点放在LTO材料的晶体结构与电子结构上,希望通过研究其微观结构,对材料从微观层面上设计进而提高其性能。有文献报道,这是一个潜在的多铁材料。然而,高质量LTO单晶难以获得,掺杂改性的LTO研究更是鲜见报道。本论文采用光学浮区法通过优化生长工艺,调整料棒烧结温度、晶体生长速度、温场及生长气氛,成功生长出高质量La₂Ti₂O₇（Ф5×70 mm）及的Ta掺杂的La₂Ti₂O₇（Ф5×40 mm）（Ta-LTO）单晶,研究讨论了影响单晶生长的因素、LTO及Ta-LTO单晶的介电性能。此外,采用固相烧结的方法制备了La₂Ti_2-xTa_xO₇（x=0,0.05,0.2）陶瓷,测试分析了其介电性能,并与单晶的介电性能进行了对比分析。研究表明,合成纯相La₂Ti₂O₇的最适合的烧结温度为1250℃,时间8 h。X射线衍射表明晶体呈单斜结构,具有P2₁空间群。Ta⁵⁺掺入La₂Ti₂O₇晶格中,占据Ti⁴⁺位置,由于Ta⁵⁺半径（0.65?）大于Ti⁴⁺半径（0.604?）,Ta-LTO晶体的粉末X射线衍射向大角度移动。LTO单晶（400）面的摇摆曲线显示其半高宽为19弧秒,表明单晶具有较高的结晶质量。EDS成分分析表明Ta均匀掺杂在LTO单晶内,形成纯相Ta-LTO。退火后的LTO及Ta-LTO晶体在可见和近红外光范围内具有高达80%的透过率。单晶的介电性能测试（25³00℃,10⁴ Hz¹0⁶ Hz）结果表明,Ta掺杂不仅提高了LTO晶体的介电性能,也降低了介电损耗。在低温区,LTO及Ta-LTO晶体都表现出本征的介电响应。大于200℃时,介电常数及损耗随着温度的增加呈指数形式快速增加,这是因为温度升高氧空位移动速度增加,导致电导率增大从而电流增大。尽管LTO及Ta-LTO单晶在1200℃退火1 h,晶体颜色由黑色变为透明,但是晶体中仍然存在一些氧空位。由于氧空位引起的介电异常,采用电模量谱扣除电导背底,计算出Ta-LTO单晶的活化能为1.16 eV,接近电导率的活化能0.96 eV,初步判断此介电异常是因为氧空位空穴的跳跃运动引起的。此外,还探讨了该材料其它介电异常行为,在150℃²50℃温度范围内的某一点出现介电常数峰,相应温度对应介电损耗峰,而且此峰出现的位置随着频率的降低移向高温。高温拉曼研究显示,LTO晶体在20℃²50℃温度范围内拉曼峰发生了变化,有些峰逐渐消失,说明温度增加引起的结构相变是一个持续的过程,不是一个重造的过程。最后,对于不同掺杂浓度Ta的LTO陶瓷,随着Ta含量的增加,晶胞参数a和b增加,c减小。所有的样品都具有LTO单晶相同的结构,室温下具有P2₁空间群。陶瓷的介电测试分析表明,在100℃³00℃,LTO及Ta-LTO陶瓷的介电测试并没有发现任何结构相变,进一步证明本课题研究LTO单晶的必要性,为接下来更多的研究提供可靠的参考依据。