Cristal de tantalate de lithium et son application-01

Introduction

Le tantalate de lithium (LiTaO ₃ , appelé LT), en tant qu'excellent matériau cristallin multifonctionnel, possède de bonnes propriétés piézoélectriques, électro-optiques et pyroélectriques, et est idéal pour la fabrication de filtres à ondes acoustiques de surface (SAW), de résonateurs, de syntoniseurs, de commutateurs Q et détecteurs pyroélectriques . Appareils en cristal LT  (www.wisoptic.com) sont largement utilisés dans l'électronique automobile, les communications 5G et les détecteurs infrarouges, et ont de larges perspectives de marché.

En 1965, Ballman a utilisé la méthode de traction pour développer LT  monocristal pour la première fois . Comme un  cristal ferroélectrique, LT est incolore ou jaune clair, appartient au système cristallin trigonal, avec une densité de 7,45 g/cm ³ , une température de Curie de 603 °C, un point de fusion de 1650 ° C .  C'est TCD (coefficients de température de retard )  est  18×10 ^-6 dans la plage de température 20-80 ° C. LT  le cristal est  riche en matière première, stable en performance, facile à traiter et capable de préparer des monocristaux de haute qualité et de grande taille. La demande actuelle du marché en cristal LT ne cesse d'augmenter. Cet article présente les caractéristiques, les méthodes de régulation des performances et les méthodes de préparation des cristaux de LT  cristal, analyse son  progrès de la recherche dans divers domaines d'application, et attend avec impatience son  avenir.

1.1 Structure cristalline et défauts

ll est  cristal trigonal, et chaque cellule unitaire hexagonale contient ₆ molécules de LiTaO 3 . Le tableau 1 montre les coordonnées atomiques de la cellule unitaire hexagonale de LT  cristal. Le cristal LT a  structure ilménite et un réseau ABO ₃ à ossature octaédrique oxygénée. Miyazawa et al. trouvé que le point isotrope solide-liquide de LT  est à _la fraction molaire Li 2 O de 48,75 %, c'est-à-dire lorsque le rapport molaire r (Li)/r (Ta) = 48,75/51,25 = 0,951 . La constante du réseau cristallin des cristaux LT est a=b=0,5154nm, c=1,3863nm.

Tableau 1 .  Coordonnées atomiques de la cellule unitaire hexagonale du cristal LT

Dans le LT  cristal, la quantité de Ta ⁵⁺ est supérieure à la quantité de Li ⁺ .  Parce que la liaison de Ta-O est plus serrée que celle de Li-O , donc  l' excès de Ta ⁵⁺ occupera le site de Li⁺ ,  en général. Afin de maintenir la neutralité électrique du cristal, les lacunes  sur le site de Li ⁺ apparaîtra. Mais parfois Li ⁺ occupe le site Ta ⁵⁺ . Il y a donc deux défauts intrinsèques à LT  cristal : lacunes anti- site tantale (Ta ^Li₄₊) et lithium (V ^Li_-). Comparé au niobate de lithium, le tantalate de lithium présente moins de défauts intrinsèques. La figure 1 montre le modèle de structure cristalline du tantalate de lithium.

Figure 1. Le modèle de structure cristalline du tantalate de lithium