[其他]鉭酸鋰晶體極化方法和裝置

在審

• 申請號: 101987000001383
• 申請日: 1987-09-16
• 公開（公告）號: CN1003460B
• 公開（公告）日: 1989-03-01
• 發明（設計）人: 孟憲林;徐炳起;孫友軒
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

鉭酸鋰（ＬＴ）晶體極化方法和裝置，屬于晶體后處理技術領域，在６１０－６３０℃極化溫度下，用鋁作電極，可同時極化多塊ＬＴ晶體，單疇完全，工藝簡單，極化成本低于原有工藝的十分之一，適用于批量工業生產。本發明的極化方法和裝置亦適用于極化溫度在６４０℃以下的其它晶體。

本發明涉及晶體的單疇化處理技術，屬于晶體后處理領域。

鉭酸鋰（LiTaO₃，簡稱LT）單疇晶體具有良好的壓電、熱電和電光性能，是制作寬頻帶高穩定性振蕩器、濾波器，以及高靈敏度熱電探測器和電光調制器的理想材料，廣泛應用于電視工業和其它科技領域。LT晶體通常都是用Czochralski技術生長。人工培養出的毛坯具有多疇結構，使用前必須進行極化處理，使之轉為單疇晶體。

極化晶體的基本原理是，在晶體Z軸兩端施加一適當的直流電場，在電場作用下迫使反向疇反轉，使鐵電疇取向一致，即達到單疇化目的。因此，極化溫度、電場強度等極化條件直接影響到單疇化的完全程度。以往的文獻^1-4〕中報道的LT晶體極化條件是：660-750℃的極化溫度和10-250V/Cm的電場強度。在如此高的溫度下不被氧化的電極材料一般選用鉑（Pt或金（Au。僅有電極還不夠，為使電極與晶體間有良好的接觸，還須在LT晶體Z面上用燒結或濺射的方法人工制作一層Pt或Au的導電膜。要使導電膜均勻牢固，首先將LT晶體兩Z面用水磨砂紙醮水打毛，然后用超聲波將晶體表面處理干凈，涂上金漿后放在馬弗爐里加熱，常常需要二次燒金才能完成這一操作。極化完的晶體上帶有貴重的Pt或Au，若回收再用，操作困難，費時費力;若不回收，則造成貴重金屬的很大浪費。

山東大學晶體所曾對LT晶體的極化條件進行了系統研究^〔5〕，給出了LT晶體新的極化條件最高極化溫度620℃，電場強度10V/Cm，電極材料Au。此極化條件雖可使LT晶體單疇化完全，并能大大提高晶體的消光比和光學均勻性，但仍然采用上述較繁的操作工藝，并耗用黃金，致使晶體極化成本較高。

為了克服已有技術的不足以適應批量生產的需要，本發明簡化了操作步驟，減少了工時和能源消耗，避免了黃金的使用，因而大大降低了成本。

本發明在資料〔5〕的工作基礎之上，選熔點為660°的鋁（Al）作為電極材料，取代Au或Pt。這一改革不僅節省貴重金屬，而且還可以省去在晶體上涂金漿燒制導電膜的工序。這是因為Al是一種軟金屬，在一定的壓力下可以與晶體表面保持良好的接觸。在610-630℃極化溫度下，鋁既不熔化，又具有良好的抗腐蝕性和導電性。為保證與LT晶體有良好接觸，選柔軟的純鋁箔作極化電極，鋁箔厚以5-30μm為佳。

本發明的工藝是，在LT晶體1的Z面上包裹總厚度為0.1-0.5mm的多層鋁箔2，0.2-0.3mm最佳;鋁箔與鋁導線8相連，鋁箔外包上厚度均勻的耐高溫纖維氈3，總厚度5-20mm，7-9mm、9-12mm最佳。其外是剛性較好的絕緣固定板4，用耐高溫抗氧化夾具5以1～10Kgf/cm²的壓力將其固定好，使鋁箔緊貼在晶體Z面上，2-3kgf/cm²、3-5kgf/cm²的壓力為佳。耐高溫纖維氈可以用硅酸鋁材料，也可以用石棉等其它材料。固定板可以用剛玉或高鋁陶瓷等。

將上述固定好的晶體置于馬弗爐6的恒溫區中，靠近熱電偶7的熱端，將導線8與直流電源9接通，并依附圖所示在線路中接上毫安表10和電壓表11。直流電源可用可調式直流穩壓電源，也可用干電池組。

將馬弗爐以60-200℃/hr.速率升溫至610-630℃，恒溫0.5-2小時，待晶體溫度恒定后，對其施加8-12V/Cm的直流電場，再恒定10-30分鐘，然后以40-100℃/hr的速率降至室溫，降溫過程中不撤電場。經以上處理的LT晶體即由多疇結構轉為單疇結構。

另外，若晶體兩Z面不是平面時，絕緣固定板內側的形狀應與Z面形狀相一致，以使鋁箔與晶體有良好的接觸。