Cristal de tantalato de litio y su aplicación-01

Introducción

El tantalato de litio (LiTaO ₃ , denominado LT), como excelente material de cristal multifuncional, tiene buenas propiedades piezoeléctricas, electro-ópticas y piroeléctricas, y es ideal para fabricar filtros de ondas acústicas superficiales (SAW), resonadores, sintonizadores, interruptores Q y detectores piroeléctricos . Dispositivos hechos de cristal LT  (www.wisoptic.com) se utilizan ampliamente en la electrónica automotriz, las comunicaciones 5G y los detectores de infrarrojos, y tienen amplias perspectivas de mercado.

En 1965, Ballman usó el método de extracción para cultivar LT  monocristal por primera vez . Como un  cristal ferroeléctrico, LT es incoloro o amarillo claro, pertenece al sistema cristalino trigonal, con densidad 7,45 g/cm ³ , temperatura de Curie 603 °C, punto de fusión 1650 ° C .  Es TCD (Coeficientes de temperatura de retardo )  es  18×10 ^-6 en el rango de temperatura 20-80 ° C. LT  el cristal es  rico en materia prima, estable en rendimiento, fácil de procesar y capaz de preparar monocristales de gran tamaño y alta calidad. La demanda actual del mercado de cristal LT sigue aumentando . Este documento presenta las características, los métodos de regulación del rendimiento y los métodos de preparación de cristales de LT.  cristal, analiza su  el progreso de la investigación en varios campos de aplicación, y espera con ansias su  futuro.

1.1 Estructura cristalina y defectos

es  cristal trigonal, y cada celda unitaria hexagonal contiene ₆ moléculas de LiTaO 3 . La Tabla 1 muestra las coordenadas atómicas de la celda unitaria hexagonal de LT  cristal. El cristal LT tiene  estructura de ilmenita y una red ABO ₃ con entramado octaédrico de oxígeno. Miyazawa et al. encontró que el punto isotrópico sólido-líquido de LT  está en _la fracción molar de Li 2 O de 48,75%, es decir, cuando la relación molar r (Li)/r (Ta) = 48,75/51,25 = 0,951 . La constante de red cristalina de los cristales LT es a=b=0.5154nm, c=1.3863nm.

Tabla 1 .  Coordenadas atómicas de la celda unitaria hexagonal del cristal LT

en el LT  cristal, la cantidad de Ta ⁵⁺ es mayor que la cantidad de Li ⁺ .  Debido a que el enlace de Ta-O es más estrecho que el de Li-O , por lo tanto  el exceso de Ta ⁵⁺ ocupará el sitio de Li⁺ ,  en general. Para mantener la neutralidad eléctrica del cristal, las vacantes  en el sitio de Li ⁺ aparecerá. Pero a veces Li ⁺ ocupa el sitio Ta ⁵⁺ . Así que hay dos defectos intrínsecos en LT  cristal: antisitio de tantalio (Ta ^Li₄₊) y vacantes de litio (V ^Li_-). En comparación con el niobato de litio, el tantalato de litio tiene menos defectos intrínsecos. La figura 1 muestra el modelo de estructura cristalina del tantalato de litio.

Figura 1. El modelo de estructura cristalina del tantalato de litio