CN101275275A

CN101275275A - 制备化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片的方法

Info

Publication number: CN101275275A
Application number: CNA2007101511767A
Authority: CN
Inventors: 张玲; 孙军; 许京军; 孔勇发; 陈绍林; 刘士国; 黄自恒; 王红旗; 王占银; 楼慈波; 刘宏德; 高峰
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2008-10-01

Abstract

一种制备化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片的方法。该方法可以制备化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片。其具体过程是，将铌酸锂或钽酸锂晶片和含锂化合物放置在密闭容器中，将密闭容器内部抽真空，使真空度小于0.5帕，并将容器内部保持一定的高温，用高纯氩气调节内部气氛中各种组分的分压，以防止晶片表面出现龟裂。经过长60小时～120小时的处理，获得化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片。本发明与传统VTE方法(申请专利号：01144332.4)比较，用含锂化合物代替多晶料，第一可以反复使用，大大降低成本；第二可以提高气氛中的锂含量，从而提高扩散速度，减少扩散时间；第三可以通过氩气来调节气氛中的锂含量，从而可以使用不同蒸气压的含锂化合物。

Description

制备化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片的方法

【技术领域】：

本发明属于晶体制备技术领域，特别是涉及一种用于压电、电光等用途的化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片的制造方法。

【背景技术】：

由于铌酸锂晶体不是同成分共熔，即摩尔配比Nb∶Li＝1的熔融铌酸锂熔体，结晶出来的固体成分与熔体成分不一致，其Nb∶Li＞1，从而使熔体的成分不断发生变化，结晶的固体成分也不断发生变化。因此难以得到成分均匀的铌酸锂晶体。从摩尔配比Nb∶Li＝51.4∶48.6的熔融铌酸锂熔体中结晶出来的固体成分与熔体成分一致，可以比较容易地得到成分均匀的铌酸锂晶体，但是晶体成分偏离化学配比。

为了得到成分均匀的化学比铌酸锂晶体，现在采用的技术有以下几种：

1、助熔剂法。在铌酸锂原料中添加氧化钾作为助熔剂，使铌酸锂的同成分共熔点接近化学配比。

2、双坩埚技术。在晶体生长时，利用Nb∶Li＝42∶58～41∶59的熔体，生长Nb∶Li＝1的晶体。同时，随着晶体的生长，往熔体中加入Nb∶Li＝1的固体原料颗粒。使熔体的成分维持不变。

3、气相平衡法。把同成分配比的铌酸锂晶体，放入由氧化锂与氧化铌烧制的陶瓷中，通过扩散，使铌酸锂晶片中Li的含量增加，从而得到成分均匀的近化学比铌酸锂晶片。

4、区熔法。在微区内熔化并结晶，使得铌酸锂中熔体的扩散被限制，这样得到化学比的铌酸锂晶体。

以上技术存在的不足是：

1、助熔剂法只能得到锂摩尔含量为49.5mol％左右的晶体，且晶体上下部分组分不均匀，光学质量很差，生长速度缓慢，很难有实用价值。

2、双坩埚技术设备复杂，成品率低，成本很高。

3、传统气相平衡法中气氛中锂靠氧化锂与氧化铌烧制的陶瓷提供，气氛中锂含量无法调控，方法复杂，且陶瓷使用一段时间后无法重复利用，成本高。

4、区熔法与助熔剂法一样，无法得到锂含量更接近化学计量比的晶体，且组分分布不均匀，光学质量差，成品率低，区熔尾部的晶体大量浪费。

【发明内容】：

本发明的目的是解决现有技术存在的上述不足，提供一种制备化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片的方法。

本发明提供的制备化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片的方法，经过如下步骤：

第一、在密闭容器中，将通常锂摩尔含量为48.2mol％～48.8mol％的铌酸锂或钽酸锂晶片放置在晶片支架上，同时在晶片两侧放入蒸发源容器，蒸发源容器内放入含锂化合物蒸发源；

第二、开启真空泵，将密闭容器内部抽真空，使真空度小于0.5帕，然后关闭真空泵；

第三、利用密闭容器外周的加热体，升高密闭容器内的温度，对于制备化学计量比铌酸锂晶片，温度为1000～1100摄氏度，对于制备化学计量比钽酸锂晶片，温度为1500～1600摄氏度；

第四、在上步高温下保持60～120小时，即可将原锂摩尔含量为48.2mol％～48.8mol％的铌酸锂或钽酸锂晶片转变为锂摩尔含量为49mol％～51mol％的化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片。

根据需要，可以在第二步抽真空后向密闭容器中通入氩气，降低密闭容器中气氛的锂浓度，以防止晶片表面出现龟裂。通入氩气的量通过试验的方法确定，从不通入氩气开始逐渐增加，直至处理出来的晶片表面不出现龟裂。

上述的含锂化合物可以是纯锂、氧化锂、氯化锂。

本发明的优点和积极效果：

本发明与传统VTE方法(申请专利号：01144332.4)比较，用含锂化合物代替多晶料，第一可以反复使用，大大降低成本；第二可以提高气氛中的锂含量，从而提高扩散速度，减少扩散时间；第三，可以通过氩气来调节气氛中的锂含量，从而可以使用不同蒸气压的含锂化合物。

【附图说明】：

图1是制备化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片的装置示意图。

其中，1：密闭容器，2：加热体，3：蒸发源容器，4：含锂化合物蒸发源，5：晶片支架，6：铌酸锂或钽酸锂晶片，7：真空泵，8：氩气。

【具体实施方式】：

实施例1：

本发明的技术方案构成如图1所示，在密闭容器1中，装入放置在晶片支架5上的5片铌酸锂晶片6，晶片6的厚度为0.6mm，直径为78mm，同时在晶片两侧放入盛放有20g氧化锂作为蒸发源4的蒸发源容器3。

首先开启真空泵，将密闭容器1内部抽真空，使真空度小于0.5帕，然后关闭真空泵，利用加热体2，升高密闭容器1内的温度，温度为1100摄氏度；在此高温下保持75小时，然后降温到室温，打开密闭容器1，即可制得所需的化学计量比铌酸锂晶片。经检测晶片的锂摩尔含量为49.9mol％±0.1。

实施例2：

在密闭容器1中，装入放置在晶片支架5上的5片铌酸锂晶片6，晶片6的厚度为1.2mm，直径为78mm，同时在晶片两侧放入盛放有20g氧化锂作为蒸发源4的蒸发源容器3。

将密闭容器1内部抽真空并升温后，于1100摄氏度保持100小时，即可制得所需的化学计量比铌酸锂晶片。经检测晶片的锂摩尔含量为49.9mol％±0.1。其它同实施例1。

实施例3：

在密闭容器1中，装入放置在晶片支架5上的5片铌酸锂晶片6，晶片6的厚度为0.8mm，直径为76mm，同时在晶片两侧放入盛放有30g锂作为蒸发源4的蒸发源容器3。

将密闭容器1内部抽真空，使真空度小于0.5帕，然后关闭真空泵，充入高纯氩气，使容器1内气压约为1000帕，于1100摄氏度保持80小时，即可制得所需的化学计量比铌酸锂晶片。经检测晶片的锂摩尔含量为49.8mol％±0.1。其它同实施例1。

实施例4：

在密闭容器1中，装入放置在晶片支架5上的3片钽酸锂晶片6，晶片厚度为0.6mm，直径为52mm，同时在晶片两侧放入盛放有20g氧化锂作为蒸发源4的蒸发源容器3。

将密闭容器1内部抽真空后，升高密闭容器1内的温度至1500摄氏度。

在此高温下保持90小时，即可制得所需的化学计量比铌钽酸锂晶片。经检测晶片的锂摩尔含量为49.9mol％±0.1。其它同实施例1。

实施例5：

在密闭容器1中，装入放置在晶片支架5上的3片钽酸锂晶片6，晶片厚度为1.2mm，直径为52mm，同时在晶片两侧放入盛放有20g氧化锂作为蒸发源4的蒸发源容器3。

在此高温下保持100小时，即可制得所需的化学计量比铌钽酸锂晶片。经检测晶片的锂摩尔含量为49.9mol％±0.1。其它同实施例1。

Claims

1、一种制备化学计量比铌酸锂或钽酸锂晶片的方法，其特征在于该方法经过如下步骤：

第一、在密闭容器中，将通常锂摩尔含量为48.2mol％～48.8mol％铌酸锂或钽酸锂晶片放置在晶片支架上，同时在晶片两侧放入蒸发源容器，蒸发源容器内放入含锂化合物蒸发源；

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据需要，在第二步抽真空后向密闭容器中通入氩气，降低密闭容器中气氛的锂浓度，以防止晶片表面出现龟裂。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于含锂化合物是纯锂、氧化锂、或氯化锂。