RU2534104C1 - Method of obtaining material for high temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on monocrystal of lanthanum-gallium alluminium tantalate - Google Patents

Method of obtaining material for high temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on monocrystal of lanthanum-gallium alluminium tantalate Download PDF

Info

Publication number
RU2534104C1
RU2534104C1 RU2013127790/05A RU2013127790A RU2534104C1 RU 2534104 C1 RU2534104 C1 RU 2534104C1 RU 2013127790/05 A RU2013127790/05 A RU 2013127790/05A RU 2013127790 A RU2013127790 A RU 2013127790A RU 2534104 C1 RU2534104 C1 RU 2534104C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
annealing
sensitive
hours
tantalate
Prior art date
Application number
RU2013127790/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Валерьевич Емелин
Дмитрий Вадимович Иржак
Дмитрий Валентинович Рощупкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем технологии мироэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук (ИПТМ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем технологии мироэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук (ИПТМ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем технологии мироэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук (ИПТМ РАН)
Priority to RU2013127790/05A priority Critical patent/RU2534104C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2534104C1 publication Critical patent/RU2534104C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of obtaining a material for a high temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on a monocrystal of lanthanum-gallium aluminium tantalate, the composition of which corresponds to formula La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14, where x=0.1-0.3, characterised by the electric resistance not less than 109 Ohm at a temperature of 20-600°C, includes growing of monocrystals from a melt of oxides its component constituents in an atmosphere of an oxidiser-containing inert gas, and additional annealing in air at a temperature of 1050-1150°C for 41-43 hours.
EFFECT: increase of exploitation properties, such as the electric resistance of the material itself, increased by more than an order, and extension of the work temperature range to room temperature.
4 cl, 2 dwg, 5 tbl

Description

Изобретение относится к способам выращивания монокристаллов галлийсодержащих оксидных соединений, а именно лантангаллиевого танталата алюминия (ЛГТА), обладающего пьезоэлектрическим эффектом и используемого для изготовления устройств на объемных и поверхностных акустических волнах, в частности для создания высокотемпературных массочувствительных пьезорезонансных сенсоров.The invention relates to methods for growing single crystals of gallium-containing oxide compounds, namely aluminum lanthan gallium tantalate (LGTA), which has a piezoelectric effect and is used to manufacture devices on volumetric and surface acoustic waves, in particular for creating high-temperature mass-sensitive piezoresonance sensors.

В настоящее время наиболее перспективным материалом для создания высокотемпературных пьезоэлектрических устройств являются кристаллы группы лантангаллиевого силиката. Кристаллы данной группы обладают термостабильными акустическими срезами и сочетают в себе лучшие свойства кристаллов ниобата лития (высокий коэффициент электромеханической связи) и кварца (ряд срезов кристалла обладает практически нулевым температурным коэффициентом частоты первого порядка). Кроме того, в кристаллах группы лантангаллиевого силиката отсутствуют фазовые переходы вплоть до температуры плавления. Группа лантангаллиевого силиката потенциально может включать в себя более 350 кристаллов. Синтез и исследование новых кристаллов данной группы продолжается в настоящее время.Currently, the most promising material for creating high-temperature piezoelectric devices are crystals of the lanthanum gallium silicate group. The crystals of this group have thermostable acoustic sections and combine the best properties of lithium niobate crystals (high electromechanical coupling coefficient) and quartz (a number of crystal sections has a practically zero temperature coefficient of the first order frequency). In addition, phase transitions up to the melting point are absent in the crystals of the lantangallium silicate group. The lanthanum gallium silicate group could potentially include more than 350 crystals. The synthesis and research of new crystals of this group is ongoing.

Известен материал, соответствующего составу La3Ga5SiO14, способ его выращивания методом Чохральского включает загрузку в тигель предварительно синтезированного лантангаллиевого силиката, создание защитной атмосферы, последующее расплавление материала, введение вращающегося затравочного ориентированного кристалла в контакт с поверхностью расплава, вытягивание ориентированного кристалла из расплава (С.А. Сахаров и др. Монолитные фильтры на основе кристаллов лангасита, работающие на основных колебаниях сдвига. - Зарубежная электроника. М., 1986 г.). В известном способе в качестве затравочного ориентированного кристалла используют кристаллы ЛГС, ориентированные вдоль направления <0001>. Выращенные известным способом кристаллы имеют ориентацию <0001>. (Патент РФ 2126064, 6 С30В 29/34, С30В 15/00, C01G 15/00, опуб. 10.02.1999).Known material corresponding to the composition of La 3 Ga 5 SiO 14 , the method of its growth by the Czochralski method includes loading pre-synthesized lantangallium silicate into a crucible, creating a protective atmosphere, then melting the material, introducing a rotating seed oriented crystal into contact with the melt surface, drawing an oriented crystal from the melt (SA Sakharov et al. Monolithic filters based on langasite crystals operating on the basic shear vibrations. - Foreign electronics M., 1986). In the known method, as LGS crystals, LGS crystals oriented along the <0001> direction are used. The crystals grown in a known manner have an orientation <0001>. (RF patent 2126064, 6 C30B 29/34, C30B 15/00, C01G 15/00, publ. 02/10/1999).

Недостатком этого способа является тот факт, что данная ориентация затравочного кристалла не позволяет в дальнейшем эффективно использовать выращенные кристаллы для получения пластин ЛГС, ориентированных с близким к нулю значением температурного коэффициента частоты (ТКЧ). Кроме того, использование выращенных известным способом кристаллов связано с большими потерями материала при изготовлении пластин ввиду того, что пластины вырезают под большим углом от оси роста.The disadvantage of this method is the fact that this orientation of the seed crystal does not subsequently effectively use the grown crystals to obtain LGS plates oriented with a temperature coefficient of frequency (TFC) value close to zero. In addition, the use of crystals grown in a known manner is associated with large losses of material in the manufacture of plates due to the fact that the plates are cut at a large angle from the axis of growth.

Известен принятый за прототип материал для создания высокотемпературного массочувствительного пьезорезонансного сенсора на основе монокристалла La3Ta0.5Ga5.3Al0.2O14 (ЛГТА), характеризующийся величиной электрического сопротивления 6,01×108 Ом при Т=600°С (US 7947192 (В2), МПК C01F 17/00, С30В 15/20, опуб. 2011-05-24).Known material adopted as a prototype for creating a high-temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on a single crystal La 3 Ta 0.5 Ga 5.3 Al 0.2 O 14 (LGTA), characterized by an electrical resistance of 6.01 × 10 8 Ohms at T = 600 ° C (US 7947192 (B2 ), IPC C01F 17/00, С30В 15/20, publ. 2011-05-24).

Способ получения данного материала включает выращивание монокристалла из расплава оксидов составляющих его компонентов в атмосфере инертного газа, содержащего окислитель, и последующее охлаждение в атмосфере инертного газа, в котором молярная часть окислителя меньше, чем в процессе роста. Пьезоэлектрический сенсор на его основе характеризуется рабочим температурным диапазоном от 100 до 600°C.A method of obtaining this material involves growing a single crystal from a melt of oxides of its constituent components in an inert gas atmosphere containing an oxidizing agent, and subsequent cooling in an inert gas atmosphere in which the molar part of the oxidizing agent is smaller than during growth. A piezoelectric sensor based on it is characterized by a working temperature range from 100 to 600 ° C.

Однако эксплуатационные свойства материала, такие как электрическое сопротивление самого материала и рабочий температурный диапазон устройств на его основе являются недостаточными для современного уровня техники.However, the operational properties of the material, such as the electrical resistance of the material itself and the operating temperature range of devices based on it, are insufficient for the current level of technology.

Предлагаемое изобретение решает задачу получения материала для пьезоэлектрических сенсоров с повышенными эксплуатационными свойствами.The present invention solves the problem of obtaining material for piezoelectric sensors with enhanced operational properties.

Поставленная задача решается способом получения материала для высокотемпературного массочувствительного пьезорезонансного сенсора на основе монокристалла лантангаллиевого танталата алюминия, состав которого соответствует формуле La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14, где x=0,1-0,3, характеризующегося электрическим сопротивлением не менее 109 Ом при температуре 20-600°C, включающем выращивание монокристалла из расплава оксидов составляющих его компонентов в атмосфере инертного газа, содержащего окислитель, новизна которого заключается в том, что получаемые из расплава монокристаллы дополнительно отжигают на воздухе при температуре 1050-1150°C в течение 41-43 часов.The problem is solved by the method of obtaining material for a high-temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on a single crystal of aluminum lantangallium tantalate, the composition of which corresponds to the formula La 3 Ta 0.5 Ga 5.5-x Al x O 14 , where x = 0.1-0.3, characterized by an electrical resistance not less than 10 9 Ohms at a temperature of 20-600 ° C, including the growth of a single crystal from a melt of oxides of its constituent components in an inert gas atmosphere containing an oxidizing agent, the novelty of which is that the resulting single crystals from the melt are further annealed in air at a temperature of 1050–1150 ° C for 41–43 hours.

Наиболее оптимальные результаты получают при проведении отжига на воздухе при температуре 1100°C в течение 42 часов.The best results are obtained when annealing in air at a temperature of 1100 ° C for 42 hours.

После отжига монокристаллы разрезают на заготовки и подвергают их второму дополнительному отжигу в вакууме при температуре 1150-1250°C в течение 9-11 часов.After annealing, the single crystals are cut into billets and subjected to their second additional annealing in vacuum at a temperature of 1150-1250 ° C for 9-11 hours.

Наиболее оптимальные результаты получают при отжиге заготовок в вакууме при температуре 1200°C в течение 10 часов.The best results are obtained by annealing the workpieces in vacuum at a temperature of 1200 ° C for 10 hours.

Техническим результатом при этом является повышение эксплуатационных свойств, таких как электрическое сопротивление самого материала, увеличенное более чем на порядок, и расширение рабочего температурного диапазона до комнатной температуры.The technical result is to increase operational properties, such as the electrical resistance of the material itself, increased by more than an order of magnitude, and the expansion of the operating temperature range to room temperature.

В таблице 1 приведены результаты твердофазного превращения в ЛГТА, где *O=монофазный, X=содержит посторонние фазыTable 1 shows the results of solid-phase conversion in LGTA, where * O = monophasic, X = contains extraneous phases

В таблице 2 приведены результаты фазового анализа кристаллов ЛГТА с различной молярной концентрацией алюминия в составе кристалла.Table 2 shows the results of a phase analysis of LGTA crystals with different molar concentrations of aluminum in the composition of the crystal.

В таблице 3 приведены значения электрического сопротивления кристалла при температуре T=600°C в зависимости от времени и температуры отжига.Table 3 shows the values of the electrical resistance of the crystal at a temperature of T = 600 ° C depending on the time and temperature of annealing.

В таблице 4 приведены значения электрического сопротивления монокристаллических пластин ЛГТА при температуре T=600°C в зависимости от времени и температуры второго дополнительного отжига.Table 4 shows the electrical resistance values of single-crystal LGTA plates at a temperature of T = 600 ° C depending on the time and temperature of the second additional annealing.

В таблице 5 приведены основные характеристики высокотемпературного малочувствительного пьезорезонансного сенсора для микровесов, изготовленного на основе монокристалла ЛГТА.Table 5 summarizes the main characteristics of a high-temperature, low-sensitivity piezoresonance sensor for microbalances made on the basis of a single crystal LGTA.

На фиг.1 показан высокотемпературный массочувствительный пьезорезонансный сенсор для микровесов.Figure 1 shows a high-temperature mass-sensitive piezoresonance sensor for microbalances.

На фиг.2 показана конструкция высокотемпературного малочувствительного пьезорезонансного сенсора для микровесов.Figure 2 shows the design of a high-temperature, low-sensitivity piezoresonance sensor for microbalances.

Приведенные ниже примеры подтверждают, но не ограничивают предлагаемое изобретение.The following examples confirm, but do not limit, the invention.

Пример 1.Example 1

Для получения исходной шихты для синтеза монокристаллов лантангаллиевого танталата алюминия были использованы оксид галлия Gа2O3, пентаоксид тантала Ta2O5, оксид алюминия Al2O3. Исходные компоненты имели квалификацию ОСЧ.To obtain the initial mixture for the synthesis of single crystals of aluminum lanthan gallium tantalate, gallium oxide Ga 2 O 3, tantalum pentoxide Ta 2 O 5 , and aluminum oxide Al 2 O 3 were used . The starting components were qualified as HSP.

Исходная шихта для выращивания кристаллов ЛГТА была получена методом твердофазного синтеза. От предварительно прокаленных исходных компонентов были взяты навески в соответствии со стехиометрическим составом по формуле соединения La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14 (х=0.1, 0.3, 0.4, 0.6). Гомогенизация исходной смеси осуществлялась в установках виброкипящего слоя в течение 4-х часов. Прессование брикетов проводили с использованием пресс-форм, изготовленных из оргстекла при давлении до 2,5 атм. Синтез шихты осуществлялся в высокотемпературной печи при температуре 1200°С в течение 8-ми часов. Полнота процесса контролировалась методом рентгеновского фазового анализа. Исследования полученной шихты методом рентгеновского фазового анализа показало наличие основной фазы ЛГТА не менее 95% от исходной массы.The initial charge for growing LGTA crystals was obtained by solid-phase synthesis. Weighed portions were taken from previously calcined starting components in accordance with the stoichiometric composition according to the formula of the compound La 3 Ta 0.5 Ga 5.5-x Al x O 14 (x = 0.1, 0.3, 0.4, 0.6). The homogenization of the initial mixture was carried out in installations of a vibro-boiling layer for 4 hours. The briquettes were pressed using molds made of plexiglas at a pressure of up to 2.5 atm. The mixture was synthesized in a high-temperature furnace at a temperature of 1200 ° C for 8 hours. The completeness of the process was monitored by x-ray phase analysis. The study of the resulting mixture by x-ray phase analysis showed the presence of the main phase of LGA not less than 95% of the initial mass.

Кристаллы ЛГТА были выращены методом Чохральского с индукционным способом нагрева тигля. В качестве материала тигля был выбран иридий. В качестве инертного газа, в атмосфере которого выращивались монокристаллы, использовался аргон. В качестве окислителя использовался кислород, содержание которого в смеси составляло 0.5 объемных процента. Затравочные кристаллы были ориентированы вдоль кристаллографической оси [11.0]. Скорость вытягивания кристалла из расплава составляла 0,5 мм/час при частоте вращения 11 об/мин. В таблице 1 приведены результаты твердофазного превращения в ЛГТА. Результаты фазового анализа представлены в таблице 2.LGTA crystals were grown by the Czochralski method with an induction method for heating the crucible. Iridium was selected as the crucible material. Argon was used as an inert gas in the atmosphere of which single crystals were grown. Oxygen was used as an oxidizing agent, the content of which in the mixture was 0.5 volume percent. The seed crystals were oriented along the crystallographic axis [11.0]. The rate of drawing the crystal from the melt was 0.5 mm / h at a rotational speed of 11 rpm. Table 1 shows the results of solid-phase conversion in LGTA. The results of the phase analysis are presented in table 2.

Кристалл, выращенный с содержанием алюминия в исходной шихте, равным 0,4 ф.е. и более, показывает наличие перовскитной фазы La(Ga,Al)О3.A crystal grown with an aluminum content in the initial charge of 0.4 f.e. and more, shows the presence of the perovskite phase of La (Ga, Al) O 3 .

Таким образом, было установлено, что для получения монофазного кристалла ЛГТА молярная концентрация алюминия должна соответствовать х=0,1-0,3.Thus, it was found that in order to obtain a monophasic LGTA crystal, the molar concentration of aluminum should correspond to x = 0.1-0.3.

После окончания процесса роста кристаллы ЛГТА были подвержены высокотемпературному отжигу на воздухе при температуре 1050-1150°С в течение 41-43 часов. Отжиг кристаллов ЛГТА на воздухе приводил к изменению окраски кристаллов со слабо-розовой до светло-желтой.After the growth process, LGA crystals were subjected to high-temperature annealing in air at a temperature of 1050–1150 ° С for 41–43 hours. Annealing of LGTA crystals in air led to a change in the color of the crystals from weak pink to light yellow.

В таблице 3 приведены значения электрического сопротивления кристалла электрического сопротивления (Ом) монокристалла ЛГТА при температуре Т=600°С в зависимости от времени и температуры отжига. Как видно из приведенной таблицы, только проведение отжига в заявляемых интервалах температуры и времени позволяет достичь заявляемых характеристик монокристалла. Снижение времени отжига менее 41 часа, также как проведение его при температуре отжига ниже 1050°С, приводит к снижению не менее чем на порядок электрического сопротивления полученных монокристаллов. Увеличение времени отжига более 43 часов и проведение его при температуре выше 1150°С являются экономически нецелесообразными, так как не оказывают влияния на конечный результат при увеличении энергозатрат.Table 3 shows the values of the electrical resistance of the crystal of electrical resistance (Ohms) of the LGTA single crystal at a temperature of T = 600 ° C depending on the time and temperature of the annealing. As can be seen from the table, only annealing in the claimed intervals of temperature and time allows to achieve the claimed characteristics of a single crystal. Reducing the annealing time of less than 41 hours, as well as conducting it at an annealing temperature below 1050 ° C, leads to a decrease of no less than an order of electrical resistance of the obtained single crystals. Increasing the annealing time of more than 43 hours and conducting it at temperatures above 1150 ° C are not economically feasible, since they do not affect the final result with an increase in energy consumption.

Пример 2.Example 2

Все операции проводятся в соответствии с примером 1. Отличие состоит в том, что после отжига на воздухе и резки монокристалла ЛГТА на заготовки, заготовки подвергаются дополнительному отжигу в вакууме при температуре 1150-1250°С в течение 9-11 часов. Дополнительная процедура вакуумного отжига приводит к исчезновению центров окраса, а также к повышению электрического сопротивления монокристаллических пластин. Результаты испытаний приведены в таблице 4.All operations are carried out in accordance with example 1. The difference is that after annealing in air and cutting a single crystal of LGTA into billets, the billets are subjected to additional annealing in vacuum at a temperature of 1150-1250 ° C for 9-11 hours. An additional vacuum annealing procedure leads to the disappearance of color centers, as well as to an increase in the electrical resistance of single-crystal plates. The test results are shown in table 4.

Пример 3.Example 3

На основе монокристалла ЛГТА был разработан высокотемпературный массочувствительный пьезорезонансный сенсор для микровесов (фиг.1). Конструкция сенсора показана на фиг.2. При изготовлении сенсора для формирования электродов использовался иридий И99,8 СТО 72386442-029-2009. Слой иридия толщиной 100 нм наносился через маску методом магнетронного напыления.Based on the LGTA single crystal, a high-temperature mass-sensitive piezoresonance sensor for microbalances was developed (Fig. 1). The design of the sensor is shown in figure 2. In the manufacture of the sensor for the formation of electrodes, iridium I99.8 STO 72386442-029-2009 was used. A 100 nm thick iridium layer was deposited through the mask by magnetron sputtering.

В таблице 5 приведены основные характеристики сенсора, подтверждающие достижение максимальной совокупности из известных в настоящее время величин, характеризующих работу аналогичных сенсоров.Table 5 shows the main characteristics of the sensor, confirming the achievement of the maximum combination of currently known values characterizing the operation of similar sensors.

Как видно из приведенных примеров, патентуемый материал обладает электрическим сопротивлением, на порядок превосходящим электрическое сопротивление прототипа, а пьезоэлектрические устройства, созданные на основе данного материала, работоспособны в диапазоне температур от комнатной до 600°С, что является расширением рабочего температурного диапазона прототипа (100-600°С).As can be seen from the above examples, the patented material has an electrical resistance that is an order of magnitude higher than the electrical resistance of the prototype, and piezoelectric devices based on this material are operable in the temperature range from room temperature to 600 ° C, which is an extension of the working temperature range of the prototype (100- 600 ° C).

Таблица 1Table 1 МАТЕРИАЛ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО МАССОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНОГО СЕНСОРА НА ОСНОВЕ МОНОКРИСТАЛЛА ЛАНТАНГАЛЛИЕВОГО ТАНТАЛАТА АЛЮМИНИЯ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ ИВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕНСОР НА ЕГО ОСНОВЕMATERIAL FOR CREATION OF A HIGH-TEMPERATURE MASS-SENSITIVE PIEZORESONANCE SENSOR BASED ON A MONOCRYSTAL OF LANTANGALLIUM ALUMINUM TANTSALATE, METHOD FOR ITS PREPARATION Состав исходной смеси La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14 The composition of the starting mixture La 3 Ta 0.5 Ga 5.5-x Al x O 14 Результаты реакции твердофазного превращения*Solid Phase Reaction Results * La3Ta0.5Ga5.4Al0.1O14 (х=0.1)La 3 Ta 0.5 Ga 5.4 Al 0.1 O 14 (x = 0.1) OO La3Ta0.5Ga5.2Al0.3O14 (Х=0.3)La 3 Ta 0.5 Ga 5.2 Al 0.3 O 14 (X = 0.3) OO La3Ta0.5Ga5.1Al0.4O14 (х=0.4)La 3 Ta 0.5 Ga 5.1 Al 0.4 O 14 (x = 0.4) XX La3Ta0.5Ga4.9Al0.6O14 (х=0.6)La 3 Ta 0.5 Ga 4.9 Al 0.6 O 14 (x = 0.6) XX

Таблица 2table 2 МАТЕРИАЛ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО МАССОЧУВСТВИТЕЛЫЮГО ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНОГО СЕНСОРА НА ОСНОВЕ МОНОКРИСТАЛЛА ЛАНТАНГАЛЛИЕВОГО ТАНТАЛАТА АЛЮМИНИЯ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕНСОР НА ЕГО ОСНОВЕMATERIAL FOR CREATING A HIGH-TEMPERATURE MASS-SENSITIVE PIEZORESONESANCE SENSOR BASED ON A SINGLE CRYSTAL OF AN ALUMINUM TANTALATE, A METHOD FOR ITS PREPARATION AND A SHIELD SHARPENER CompositionComposition Lattice constantsLattice constants Phase resultsPhase results La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14 La 3 Ta 0.5 Ga 5.5-x Al x O 14 a(Å)a (Å) с (Å)s (Å) La3Ta0.5Ga5.4Al0.1O14 La 3 Ta 0.5 Ga 5.4 Al 0.1 O 14 8.20092009.2009 LTGALTGA (x=0.1)(x = 0.1) 5.10495.1049 La3Ta0.5Ga5.2Al0.3O14 La 3 Ta 0.5 Ga 5.2 Al 0.3 O 14 8.19828.1982 LTGALTGA (х=0.3)(x = 0.3) 5.09435.0943 La3Ta0.5Ga4.9Al0.6O14 La 3 Ta 0.5 Ga 4.9 Al 0.6 O 14 8.19808.1980 LTGA + La(Ga,Al)O3 LTGA + La (Ga, Al) O 3 (x=0.4)(x = 0.4) 5.09395.0939

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Таблица 5Table 5 МАТЕРИАЛ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО МАССОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНОГО СЕНСОРА НА ОСНОВЕ МОНОКРИСТАЛЛА ЛАНТАНГАЛЛИЕВОГО ТАНТАЛАТА АЛЮМИНИЯ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕНСОР НА ЕГО ОСНОВЕMATERIAL FOR CREATING A HIGH-TEMPERATURE MASS-SENSITIVE PIEZORESONANCE SENSOR BASED ON A SINGLE CRYSTAL OF ALTANGALLIUM ALUMINUM TANTALATE, METHOD FOR ITS PREPARATION AND HIGH-RESISTANCE RESPONSE Резонансная частота, МГцResonance frequency, MHz 11eleven Точность настройки резонансной частотыResonance frequency tuning accuracy -8·10-6-9·10-6 -8 · 10 -6 -9 · 10 -6 Точность поддержания экстремальной точки, °СThe accuracy of maintaining the extreme point, ° C ±0,6± 0.6 Диапазон рабочей температуры, °СOperating temperature range, ° С 20-60020-600 Диапазон измерений, гRange of measurements, g 3·10-8-6·10-4 3 · 10 -8 -6 · 10 -4 Чувствительность, МГц/мгSensitivity, MHz / mg 1,60-1,671.60-1.67 Разрешающая способность, гResolution, g 10-11 10-11

Claims (4)

1. Способ получения материала для высокотемпературного массочувствительного пьезорезонансного сенсора на основе монокристалла лантангаллиевого танталата алюминия, состав которого соответствует формуле La3Ta0,5Ga5,5-xAlxO14, где x=0,1-0,3, характеризующегося электрическим сопротивлением не менее 109 Ом при температуре 20-600°C, включающий выращивание монокристалла из расплава оксидов составляющих его компонентов в атмосфере инертного газа, содержащего окислитель, отличающийся тем, что получаемые из расплава монокристаллы дополнительно отжигают на воздухе при температуре 1050-1150°C в течение 41-43 часов.1. A method of obtaining a material for a high-temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on a single crystal of aluminum lantangallium tantalate, the composition of which corresponds to the formula La 3 Ta 0.5 Ga 5.5-x Al x O 14 , where x = 0.1-0.3, characterized electrical resistance of at least 10 9 Ohm at a temperature of 20-600 ° C, comprising growing a single crystal from a melt of its components oxides under an inert gas atmosphere containing an oxidizing agent, characterized in that the single crystals obtained from the melt additionally annealing in the air at a temperature of 1050-1150 ° C for 41-43 hours. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отжиг на воздухе проводят при температуре 1100°C в течение 42 часов.2. The method according to claim 1, characterized in that the annealing in air is carried out at a temperature of 1100 ° C for 42 hours. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после отжига монокристаллы разрезают на заготовки и подвергают их второму дополнительному отжигу в вакууме при температуре 1150-1250°C в течение 9-11 часов.3. The method according to claim 1, characterized in that after annealing, the single crystals are cut into preforms and subjected to their second additional annealing in vacuum at a temperature of 1150-1250 ° C for 9-11 hours. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что второй дополнительный отжиг в вакууме проводят при температуре 1200°C в течение 10 часов. 4. The method according to claim 3, characterized in that the second additional annealing in vacuum is carried out at a temperature of 1200 ° C for 10 hours.
RU2013127790/05A 2013-06-19 2013-06-19 Method of obtaining material for high temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on monocrystal of lanthanum-gallium alluminium tantalate RU2534104C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127790/05A RU2534104C1 (en) 2013-06-19 2013-06-19 Method of obtaining material for high temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on monocrystal of lanthanum-gallium alluminium tantalate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127790/05A RU2534104C1 (en) 2013-06-19 2013-06-19 Method of obtaining material for high temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on monocrystal of lanthanum-gallium alluminium tantalate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2534104C1 true RU2534104C1 (en) 2014-11-27

Family

ID=53382927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013127790/05A RU2534104C1 (en) 2013-06-19 2013-06-19 Method of obtaining material for high temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on monocrystal of lanthanum-gallium alluminium tantalate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2534104C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010024071A (en) * 2008-07-16 2010-02-04 Fukuda Crystal Laboratory Piezoelectric single crystal and method for manufacturing the same
JP2010228995A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Citizen Holdings Co Ltd Heat treatment method of langatate-based single crystal
US7947192B2 (en) * 2005-03-30 2011-05-24 Fukuda Crystal Laboratory Gallate single crystal, process for producing the same, piezoelectric device for high-temperature use and piezoelectric sensor for high-temperature use
EP2546393A1 (en) * 2010-03-10 2013-01-16 Citizen Finetech Miyota Co., Ltd. Highly insulating/highly stable piezoelectric ltga single crystal, method for producing same, piezoelectric element using said ltga single crystal, and combustion pressure sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7947192B2 (en) * 2005-03-30 2011-05-24 Fukuda Crystal Laboratory Gallate single crystal, process for producing the same, piezoelectric device for high-temperature use and piezoelectric sensor for high-temperature use
JP2010024071A (en) * 2008-07-16 2010-02-04 Fukuda Crystal Laboratory Piezoelectric single crystal and method for manufacturing the same
JP2010228995A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Citizen Holdings Co Ltd Heat treatment method of langatate-based single crystal
EP2546393A1 (en) * 2010-03-10 2013-01-16 Citizen Finetech Miyota Co., Ltd. Highly insulating/highly stable piezoelectric ltga single crystal, method for producing same, piezoelectric element using said ltga single crystal, and combustion pressure sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zheng et al. Large size lead-free (Na, K)(Nb, Ta) O 3 piezoelectric single crystal: growth and full tensor properties
KR101144258B1 (en) Lithium niobate substrate and method of producing the same
Lee et al. Growth and electrostrictive properties of Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 crystals
CN106637405B (en) Ferroelectric sosoloid monocrystalline lead scandate columbate-lead magnesium niobate-lead titanate and preparation method thereof of unlimited consolute
CN103966659A (en) Potassium sodium niobate KNN single crystal preparation method
CN110079861A (en) Yttrium phosphate strontium crystal and the preparation method and application thereof
EP3992598A1 (en) Piezoelectric material, piezoelectric member, piezoelectric element, and pressure sensor
RU2534104C1 (en) Method of obtaining material for high temperature mass-sensitive piezoresonance sensor based on monocrystal of lanthanum-gallium alluminium tantalate
WO2020248987A1 (en) Photoelectric functional crystal m3re(po4)3, preparation method therefor, and application thereof
CN1693542A (en) Bismuth sodium potassium titanate series nonlead ferroelectric piezoelectric monocrystal and its growing method and equipment
JP6635366B2 (en) Piezoelectric material, manufacturing method thereof, piezoelectric element and combustion pressure sensor
Takeda et al. Growth and piezoelectric properties of R3Ga5SiO14 and RCa4O (BO3) 3 (R: rare-earth elements) single crystals
JP5621131B2 (en) High insulation, high stability piezoelectric LTGA single crystal and method for manufacturing the same, and piezoelectric element and combustion pressure sensor using the LTGA single crystal
Xiong et al. Growth and piezoelectric properties of large sized Ca 3 TaGa 3 Si 2 O 14 crystals
JP6186099B1 (en) Surface acoustic wave device substrate and method of manufacturing the same
JP6964306B2 (en) Piezoelectric material, its manufacturing method, piezoelectric element and combustion pressure sensor
Usui et al. Structure and electrical properties of Ba3TaGa3Si2O14 single crystals grown by Czochralski method
CN107925399B (en) Substrate for surface acoustic wave element and method for manufacturing the same
CN102492991A (en) Lead niobate zincate-lead titanate (PZNT) single crystal material and pyroelectric application thereof
Hayashi et al. Growth of ultra‐high purity PbI2 single crystal:(1) Preparation of high purity PbI2
Jennings et al. Microstructural analysis of reaction-bonded silicon nitride
WO2016119159A1 (en) Method for preparing monocrystalline
CN102817068A (en) Preparation method of sodium bismuth titanate-lead titanate piezoelectric monocrystal
Xiong et al. Growth and piezoelectric properties of Sr 3 Ta (Al 0.5 Ga 0.5) 3 Si 2 O 14 crystals with langasite structure
TW201718957A (en) Method for producing langatate single crystal and langatate single crystal