高掺镁铌酸锂多晶料的部分液相合成及表征文献综述

 2021-12-20 08:12

全文总字数:2033字

文献综述

一、题目:高掺镁铌酸锂多晶料的部分液相合成及表征二、课题意义:铌酸锂晶体是一种集压电、铁电、非线性光学、电光、热释电等优异性能的多功能晶体材料,作为成熟的商业化产品已广泛应用于声表面波、电光、声光、存储等器件中。

近几年来,随着5G、微纳光子学、集成光子学以及量子光子学等应用领域的突破性进展,铌酸锂晶体再次引起了人们的广泛关注[1],2017年哈佛大学Burrows等[2]人甚至提出,对于非线性光学来说,作为重要的光学基础支撑材料铌酸锂晶体材料相当于微电子学中的硅材料,现在正进入铌酸锂谷(lithium niobate valley)时代。

铌酸锂晶体中存在光折变效应,一般可以通过在晶体中掺入Fe、Cu、Mn和Ce等过渡金属离子或者稀土离子来提高铌酸锂晶体的光折变效应,在全息光学存储具有广泛的应用前景。

但在除了全息光存储以外的大部分光学应用领域,如倍频、激光器等都不希望有光折变效应的存在,因此提高晶体的抗光损伤性能也是势在必行的。

与纯铌酸锂晶体相比,高掺镁铌酸锂晶体具有较高的抗光损伤阈值和较低的畴反转电压,可以提高铌酸锂晶体在非线性光学、周期极化等器件的使用要求,是最常用的抗光折变掺杂晶体之一,在中等强度的激光领域应用广泛。

1980年钟跻国等人[5]发现当铌酸锂晶体中镁的掺杂量超过4.6mol%,晶体在可见光波段的抗光折变能力提高了2个数量级以上,引起了国内外广泛关注,此后高掺镁铌酸锂晶体被誉为中国之星。

三、研究现状在铌酸锂晶体市场方面,我国的晶体产量非常大,一度曾占世界产量的70%以上,中电德清华莹、上海召业申凯、天通股份、元鸿光电等公司技术先进、长期从事铌酸锂晶体产业化,2020年6月27日在上海SEMICON展会上,浙江天通股份展出了8英寸铌酸锂晶片,但这些产品大都是压电、声表级晶体,光学晶体产量较少,仅有几家能提供光学级产品的公司主要集中在2-3寸晶体,而高端研发使用的晶体几乎完全依赖于进口,国际高端铌酸锂晶体市场主要被日本山寿、信越、住友以及美国CTI公司等公司垄断。

四、研究内容多晶料的合成是生长优质单晶的前提,通常采用氧化镁掺杂来制备晶体生长所需的原料,但是氧化镁物理化学性能稳定,不容易进入铌酸锂晶格中,部分氧化镁杂质会以散射颗粒的形式存在与晶体中,反而会降低晶体的光学质量。

如何通过有效的固相(或液相)反应,来解决镁掺杂不均对高质量晶体的生长至关重要。

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