手機掃碼訪問本站
微信咨詢
鉭酸鋰最廣泛的應(yīng)用是制作聲表面波濾波器，其突出的優(yōu)點是延遲時間溫度系數(shù)低，在-20~ 80 °C范圍內(nèi)僅有18 ppm,器件的熱穩(wěn)定性好。然而， LT品體自身具有強烈的熱釋電效應(yīng)，在器件制備過程中溫度的變化會引起材料表面的放電現(xiàn)象。這種熱釋電效應(yīng)可能損壞襯底圖案，甚至毀壞襯底材料。因此，國際上興起了利用化學還原方法制備LT晶片的研究，通過大幅度提高晶片的電導(dǎo)率， 可以降低甚至消除熱釋電效應(yīng)，有效的解決了，上述難題。
經(jīng)過還原處理，可見光波段的吸收變得非常強，晶片的顏色因而從無色透明變成灰色、黑色甚至幾乎不透明，因此稱之為黑片 (Black LT wafer, 簡稱BLT)。而其聲表面波方面的性質(zhì)并未受到影響，跟常規(guī)未處理的晶片相同。因此，鉭酸鋰黑片已經(jīng)成為高性能SAW器件最重要的襯底材料。
目前工業(yè)應(yīng)用的主要是同成分鉭酸鋰(簡稱CLT)晶體，其鋰鉭摩爾比([Li]/[Ta])為48.75:51.25.由于CLT晶體中存在鋰空位和反位鉭等本征缺陷，職重影響了晶體的性能，例如嬌頑場較高(矯頑場值: CLT 22kV/mm [106], SLT 1.7kV/mm [107])，抗光損傷閾值相對較低等。隨著LT晶體中[Li]/[Ta]不斷增加，其物理性能也有不同程度的提高，有利于改進各種功能器件的性能，使其在激光電視、激光測距、雷達、紅外軍事對抗、醫(yī)療及大氣環(huán)境監(jiān)測等諸多重要領(lǐng)域得到應(yīng)用，而且很有可能開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。
因此，化學計量比鉭酸鋰( Stoichiometric LiTaO3, 簡稱SLT)晶體成為功能晶體材料研究的熱點。同生長近化學計量比鈮酸鋰晶體相似，目 前生長SLT晶體的方法主要有:傳統(tǒng)提拉法、雙坩堝連續(xù)加料法[109]、氣相輸運平衡技術(shù)(VTE)[110]和K2O助熔劑提拉法等。采用直拉法從富鋰熔體中生長近化學計量比LT，組分變化較大，尤其是沿生長方向。雙坩堝加料法可以獲得組分均勻的晶體，光學質(zhì)量高，但設(shè)備要求較高，工藝復(fù)雜。VTE技術(shù)只能處理厚度小于1 mm的樣品。利用K2O助熔劑提拉生長SLT晶體，晶體組分中不可避免會引入K*離子，對品體性能造成影響。
鉭酸鋰的雙折射率較低，因此，在這一晶體中不可能實現(xiàn)iF.常的雙折射相位匹配。然而，周期極化鉭酸鋰( Periodically Poled LiTaO3, PPLT) 光學超晶格材料越來越受到人們的關(guān)注，利用這種材料可以實現(xiàn)準相位匹配，拓展了其在非線性光學領(lǐng)域的應(yīng)用。PPLN、PPLT和PPKTP都是常用的光學超晶格材料。同成分鈮酸鋰抗光損傷閾值低，反轉(zhuǎn)電壓高，摻鎂鈮酸鋰可以解決這些問題。
但是生長摻雜均勻的光學級摻鎂鈮酸鋰晶體卻非常困難。晶體易開裂、摻雜濃度分布不均勻、多組份配比造成晶體生長組份易變化、摻雜元素的高熔點造成晶體微散射等很多問題限制了品體質(zhì)量。國內(nèi)的鎂摻雜鈮酸鋰晶體質(zhì)量不穩(wěn)定,品體缺陷多,一般可用于制作光電開關(guān)，無法進行高質(zhì)量周期極化材料的制備。國外公司也只有部分摻鎂鈮酸鋰品體可以用來制備高品質(zhì)光學超品格。
與PPLN、PPMgLN和PPKTP相比，PPLT擁有高的抗激光損傷閾值和小的光彈效應(yīng),容易生長組分均勻且光學質(zhì)量高的品體，并且具有更高的UV透過率，使其可以位于UV范圍內(nèi)以二次諧波或和頻實現(xiàn)不同的準相位匹配過程。例如，在PPLT中已經(jīng)實現(xiàn)340 nm和325 nm的二次諧波發(fā)生(SHG)和;通過在多重周期的PPLT中的Nd: YVO4 激光輻射兩階段三次諧波發(fā)生，獲得在355 nm處的和頻。
最近，利用準周期極化的LT (APPLT)和一臺Nd: YVO4 激光器，產(chǎn)生1064 nm和1342 nm的激光，三種非線性過程(兩種SHG和一~種SFG)都獲得準相位匹配,同時產(chǎn)生了三種波長的光，分別位于綠色(532 nm)、黃色(593nm)和紅色(671 nm)光譜區(qū)，在170°C溫度之上沒有觀察到光折變損傷。
鉭酸鋰單晶 主產(chǎn)寧夏石嘴山市、四川重慶市、河南焦作市。按單晶生長方向有[11．03X軸和[Oo．1]z軸兩類；直徑均為40～110毫米，長度均不小于50毫米。牌號由字母、數(shù)字和符號組成，“LT”表示鉭酸鋰單晶，“Y”表示壓電器件用；數(shù)字表示單晶直徑(毫米)，用晶體學符號表示單晶生長方向。如：LTY45[11．03表示生長方向為(11．0；X軸的直徑45毫米的壓電用鉭酸鋰單晶攆，LTY50[oo．1]表示生長方向為[oo．13Z軸的直徑50毫米的壓電用鉭酸鋰單晶。
以高純五氧化二鉭和高純碳酸鋰為原料，經(jīng)有坩堝提拉法制得。密度7．3克／厘米3，莫氏硬度5．5～6，0，熔點1923K，居里溫度580～650℃，在居里溫度以下屬三方晶系，具有較好的壓電、電光和熱電性能，電光系數(shù)和機電耦合系數(shù)較大，在一定方位
上頻率常數(shù)的溫度系數(shù)為零。主要用作聲表面波器件的基片等；制作優(yōu)良的光學器件等。
按國家有色金屬行業(yè)標準(YS／T42--92)，主要質(zhì)量指標：呈無色、淡黃色、淡綠色或淺棕色，透明度好，無裂紋和過冷環(huán)，內(nèi)部無云層、氣泡和散射顆粒；相鄰直徑突變度和錐度均不大于5％，彎曲度不大于2毫米，軸向偏差不大于5度，直徑允許偏差不大于±2毫米；內(nèi)部缺陷引起的定向偏差不大于1 5分；單疇化完全；彈性、壓電、介電常數(shù)、機電耦合系數(shù)及聲表面波性能指標符合標準規(guī)定。包裝確保單晶不傷損，外包裝印刷“防潮”、“輕放”標志。儲運防潮和防劇烈震動。
鉭酸鋰晶體主要應(yīng)用于激光領(lǐng)域，如全息照相及光存儲。20世紀70年代后期，H本等國家用鉭酸鋰晶體制作電視機中頻濾波器使其用途得到廣泛的發(fā)展。鉭酸鋰晶體制取的工藝過程包括多晶體的合成、拉晶、退火與極化三大重要環(huán)節(jié)。
其中多晶體的合成包括高純Ta205與光譜純碳酸鋰的配料、混合、壓塊和燒結(jié)，拉晶過程中控制溫度梯度是晶體生長的第二個環(huán)節(jié)，適宜而穩(wěn)定的熱場是晶體生長的重要物理條件。此外，晶體因在非等晶爐中生長，受到熱沖擊引起應(yīng)力，因此應(yīng)在退火爐內(nèi)退火，消除應(yīng)力，防止開裂。
影響晶體質(zhì)量的因素有：原料及配比、籽晶質(zhì)量、溫度梯度、拉速與轉(zhuǎn)速、坩堝的形狀等。另外，生產(chǎn)環(huán)境、器皿、爐膛及籽晶夾頭和操作等對物料的污染，提拉設(shè)備的振動，溫度的測量精度和功率控制等，都會對晶體的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。
[1]顏濤. 高品質(zhì)鈮酸鋰、鉭酸鋰晶體的生長、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究[D].山東大學,2011.
[2]《電子工業(yè)技術(shù)詞典》編輯委員會編,電子工業(yè)技術(shù)詞典 電子陶瓷與壓電、鐵電晶體,國防工業(yè)出版社,1977年06月第1版,第39頁
[3]本書編委會,電子工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)手冊（2） 電子元件卷,國防工業(yè)出版社,1991年09月第1版,第485頁
[4]中國技術(shù)成果大全編輯部,中國技術(shù)成果大全 第7冊,第398頁