钽酸锂的应用

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钽酸锂的应用

2020-07-20币圈百科1634

钽酸锂最广泛的应用是制造表面声波滤波器。它的突出优点是延迟时间温度系数低,在-20 ~ 80范围内仅为18 ppm,并且器件具有良好的热稳定性。但是,LT产品本身具有很强的热释电效应,在器件制备过程中,温度的变化会在材料表面引起放电现象。这种热电效应可能损坏衬底图案,甚至破坏衬底材料。因此,国际上兴起了化学还原法制备低温共烧硅片的研究。通过大大提高晶片的电导率,可以降低甚至消除热电效应,有效地解决了上述问题。

还原处理后,可见光波段的吸收变得非常强,晶片的颜色从无色透明变为灰色、黑色甚至几乎不透明,因此称为黑色LT晶片(简称BLT)。然而,其表面声波特性不受影响,这与传统的未处理晶片相同。因此,钽酸锂黑片已成为高性能声表面波器件最重要的衬底材料。

目前工业上主要使用相同成分的钽酸锂()晶体,锂与钽的摩尔比为48.75336051.25。由于晶体中存在锂空位和反钽等固有缺陷,晶体的性能受到重量的影响,如高矫顽场(矫顽场值: 22kV/)。随着LT晶体中[Li]/[Ta]的增加,其物理性能得到不同程度的改善,有利于提高各种功能器件的性能,使其应用于激光电视、激光测距、雷达、红外军事对抗、医疗和大气环境监测等许多重要领域,很有可能开拓新的应用领域。

因此,化学计量比的钽酸锂(SLT)晶体已成为功能晶体材料研究的热点。与近化学计量比铌酸锂晶体的生长类似,在靶前生长SLT晶体的主要方法有:传统提拉法、双坩埚连续加料法[109]、蒸汽传输平衡技术(VTE)[110]和K2O助熔剂提拉法等。用直拉法从富锂熔体中生长出接近化学计量比的LT,其成分变化很大,尤其是沿生长方向。双坩埚加料法可以获得成分均匀、光学质量高的晶体,但设备要求高,工艺复杂。VTE技术只能处理厚度小于1毫米的样品。当使用K2O熔剂提拉生长SLT晶体时,K*离子将不可避免地引入到SLT晶体成分中,这将影响产品的性能。

钽酸锂的双折射很低,因此不可能在该晶体中实现恒定双折射相位匹配。然而,周期性极化LiTaO3光学超晶格材料越来越受到人们的关注,它可以实现准相位匹配,拓展其在非线性光学中的应用。PPLN、PPLT和PPKTP是常用的光学超晶格材料。相同成分的铌酸锂具有低的抗光损伤阈值和高的反向电压。掺镁铌酸锂可以解决这些问题。

然而,生长均匀掺杂的光学级掺镁铌酸锂晶体非常困难。晶体易开裂、掺杂浓度分布不均匀、多组分配比易导致晶体生长组分变化、掺杂元素熔点高导致晶体微散射等诸多问题。限制产品质量。国产掺镁铌酸锂晶体质量不稳定,缺陷多,可用于制作光电开关,但不能用于制备高质量的周期性极化材料。只有一些国外公司的掺镁铌酸锂产品可以用来制备高质量的光学超高品质。

钽酸锂的应用

与PPLN、PPMgLN和PPKTP相比,PPLT具有更高的抗激光损伤阈值、更小的光弹性效应、易于生长成分均匀、光学质量高的产品以及更高的紫外透过率,使得在紫外范围内实现不同的二次谐波或和频准相位匹配过程成为可能。例如,在PPLT中已经实现了340纳米和325纳米的二次谐波产生(SHG)和;Nd: YVO4激光的两级三次谐波产生获得了355 nm的和频

最近,准周期极化激光和Nd: YVO4激光器被用来产生170和1342纳米的激光。三个非线性过程(两个SHG过程和一个SFG过程)获得了准相位匹配,同时产生了三种波长的光,它们分别位于绿色(532纳米)、黄色(593纳米)和红色(671纳米)

钽酸锂单晶主要产于宁夏石嘴山市、四川重庆市和河南焦作市。根据单晶生长方向,有两种类型:[11.03x轴和[oo.1] z轴。直径为40 ~ 110毫米,长度不小于50毫米。牌号由字母、数字和符号组成,钽酸锂单晶用“LT”,压电器件用“Y”。数字表示单晶的直径(毫米),结晶符号表示单晶的生长方向。例如,LTY45[11.03]表示生长方向为(11.0;去除直径为45毫米的x轴钽酸锂单晶,lty50 [oo.1]代表直径为50毫米的压电钽酸锂单晶,其生长方向为[oo . 13]z轴。

以高纯五氧化二钽和高纯碳酸锂为原料,采用坩埚提拉法制备。密度为7.3g/cm3,莫氏硬度为5.5 ~ 6,0,熔点为1923K,居里温度为580 ~ 650,在居里温度下属于立方系,具有较好的压电、电光和热电性能,电光系数和机电耦合系数较大。在某个方向,

高频常数的温度系数为零。主要用作表面声波器件的衬底;制作优秀的光学器件等。

根据国家有色金属行业标准(YS/T42-92),主要质量指标为无色、浅黄、浅绿或浅棕色,透明度好,无裂纹和过冷环,内部无云、气泡和散射颗粒;相邻直径的突变度和锥度不大于5%,弯曲度不大于2 mm,轴向偏差不大于5度,直径允许偏差不大于2mm;内部缺陷引起的取向偏差不超过1.5分;单畴是完整的;弹性、压电性、介电常数、机电耦合系数和声表面波性能指标符合标准。包装应保证单晶不受损坏,外包装应印有“防潮”和“小心轻放”的标志。储存和运输过程中防潮和防剧烈振动。

钽酸锂晶体主要用于激光领域,如全息照相和光存储。20世纪70年代末,钽酸锂晶体在H等国家被用于制造电视中频滤波器,这使其应用得到了广泛发展。钽酸锂晶体的制备过程包括三个重要环节:多晶合成、拉晶、退火和极化。

多晶体的合成包括高纯Ta205和光谱纯碳酸锂的配比、混合、压块和烧结。控制温度梯度是晶体生长的第二步,合适稳定的热场是晶体生长的重要物理条件。此外,因为晶体在非晶炉中生长,它受到热冲击的应力,所以它应该在退火炉中退火以消除应力并防止开裂。

影响晶体质量的因素包括原料及其配比、籽晶质量、温度梯度、拉速和转速、坩埚形状等。此外,生产环境、器具、炉子、种子卡盘和操作、升降设备的振动、温度测量精度和功率控制等造成的材料污染。会直接影响晶体质量。

闫涛。高质量铌酸锂和钽酸锂晶体的生长、结构和性能的研究[D]。山东大学,2011。

[2] 《电子工业技术词典》编委,电子陶瓷,压电和铁电晶体管,国防工业出版社,1977年6月,第1版,第39页

[3]本书编委会,《电子工业生产技术手册》(2)电子元器件卷,国防工业出版社,1991年9月,第1版,第485页

[4]《中国科技成果大全》编辑部,《中国科技成果大全》第7卷,第398页

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