[其他]檢驗(yàn)鈮酸鋰或鉭酸鋰單晶質(zhì)量的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101987000000213
• 申請(qǐng)日: 1987-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1004445B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 代理公司: 同濟(jì)大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 譚震威;徐曉群

一種檢驗(yàn)鈮酸鋰或鉭酸鋰單晶質(zhì)量的方法，其特征是采用超聲脈沖回波測(cè)試技術(shù)，通過(guò)插入損耗檢測(cè)法，聲衰減檢測(cè)法，回波圖形畸變檢測(cè)法這三種方法來(lái)檢驗(yàn)晶錠的任意區(qū)域的質(zhì)量，以及通過(guò)掃描方法檢驗(yàn)晶錠整體質(zhì)量的均勻性。適用于晶體質(zhì)量檢驗(yàn)：晶體生長(zhǎng)工藝，晶體極化工藝的研究。

本發(fā)明是一種檢驗(yàn)鈮酸鋰或鉭酸鋰單晶質(zhì)量的方法。它采用超聲波脈沖回波測(cè)試技術(shù)來(lái)檢驗(yàn)鈮酸鋰或鉭酸鋰單晶的質(zhì)量。

目前已有多種檢驗(yàn)鈮酸鋰或鉭酸鋰晶體質(zhì)量的方法：1、X光形貌術(shù);2、腐蝕法;3、光學(xué)方法;4、聲學(xué)方法等，然而，這幾種方法尚有不足，表現(xiàn)為：

X光形貌術(shù)，測(cè)試費(fèi)用高，耗時(shí)長(zhǎng)，不適合于大規(guī)模生產(chǎn)線檢測(cè)中使用。

腐蝕法，是一種破壞性的檢測(cè)手段，且每次檢測(cè)只能檢測(cè)一個(gè)平面，難以判斷整個(gè)晶錠的質(zhì)量。另外，腐蝕法使用硝酸、氫氟酸等化學(xué)學(xué)試劑，不利于操作人員的健康。

光學(xué)方法在檢測(cè)激光器件的晶體質(zhì)量上，一些對(duì)聲傳播有強(qiáng)烈影響的缺陷（如鐵電反相疇）不易檢測(cè)出來(lái)。此外，和X光形貌術(shù)，腐蝕法一樣，許多光學(xué)方法只能探測(cè)一個(gè)平面，或一片薄晶片，這大大增加了檢測(cè)的工作量。

用超聲波衰減的測(cè)量方法，聲表面波濾波器的插入損耗測(cè)量方法來(lái)檢測(cè)晶體的缺陷，所需儀器設(shè)備多，操作復(fù)雜，測(cè)得的結(jié)果誤差較大，不能滿足較高精度檢驗(yàn)晶體質(zhì)量的要求。

用傳輸線技術(shù)檢測(cè)共振頻率的傳統(tǒng)的聲學(xué)方法來(lái)測(cè)定晶體的彈性常數(shù)、壓電常數(shù)、電介常數(shù)，對(duì)晶體存在的缺陷不敏感。

日本專利昭和58-172545提供了一種用聲速測(cè)定技術(shù)檢測(cè)聲表面波器件用晶體單疇化程度的檢測(cè)方法。這種方法仍有一些不足：1、聲速對(duì)晶體存在的缺陷不敏感，極化和未極化晶體的聲速差別僅1%數(shù)量級(jí)。2、由于晶體存在的缺陷造成聲速的變化可正可負(fù)，其效果有時(shí)會(huì)互相抵消。因此，用聲速來(lái)測(cè)定晶體質(zhì)量不可靠。3、操作方法不簡(jiǎn)便。

本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)試方便，實(shí)用、靈敏度高、準(zhǔn)確又可靠的檢驗(yàn)鈮酸鋰或鉭酸鋰晶體質(zhì)量的方法，用來(lái)檢驗(yàn)晶體中存在的缺陷和晶錠整體的均勻性。

圖1測(cè)試系統(tǒng)框圖。其中，射頻功率脈沖訊號(hào)發(fā)生器1，選用300MH_z與700MH_z或其它頻率的超聲波，最大脈沖輸出功率為1KW，脈沖延續(xù)時(shí)間一般為1μs，接收放大器2，顯示示波器3，指數(shù)曲線發(fā)生器4，自動(dòng)衰減記錄裝置5，圖像記錄裝置6，試件測(cè)試腔體（聲測(cè)腔）7。

圖2聲測(cè)腔構(gòu)造圖。本發(fā)明中采用聲表面激發(fā)技術(shù)，不使用粘接的壓電換能器而用交變電磁場(chǎng)在壓電晶體表面直接激發(fā)和接收脈沖聲波。

圖2-1，圖2-2中提供了二種簡(jiǎn)便的測(cè)試臺(tái)構(gòu)造圖。在圖2-1中，帶彈簧裝置的探極9，50Ω同軸電纜10，BNC插口11。帶中心孔的金屬平板12，探極從中心孔內(nèi)伸出，金屬平板與地電極接通，支架13，聚脂薄膜14。測(cè)試時(shí)只需將試件放在平臺(tái)上，壓在電極上就可進(jìn)行測(cè)試，使用方便。

在圖2-2中，同軸電纜16與探極15連接，探極15固定不動(dòng)，試件18安裝在平移臺(tái)17上。平移臺(tái)17由二個(gè)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，使探極15沿試件18表面作二維掃描。步進(jìn)馬達(dá)的動(dòng)作由一臺(tái)微機(jī)控制，接收的聲訊號(hào)以及探極位置訊號(hào)同步輸入微機(jī)，從而可以自動(dòng)描繪晶體聲學(xué)性能的二維圖案。

試樣的制備和聲模式的選擇：

有多種聲學(xué)模式可以選擇作晶體質(zhì)量檢驗(yàn)用。其中沿結(jié)晶學(xué)X軸傳播之FS波（快速表面波）是最適用的模式之一;沿晶錠生長(zhǎng)軸傳播的縱波是另一種常用的模式。

圖3 樣品制備示意圖。垂直于聲波傳播方向的一對(duì)界面19需要進(jìn)行光學(xué)拋光，拋光要求根據(jù)測(cè)試要求決定。精確測(cè)定聲衰減值時(shí)，一般要求這一對(duì)平面拋光到平面度優(yōu)于λ/2（λ為綠光波長(zhǎng)）、平行度優(yōu)于10孤秒;僅僅測(cè)量插入損耗時(shí)，拋光要求可以降低。