CN1362546A

CN1362546A - 近化学计量比铌酸锂晶片及其制备方法

Info

Publication number: CN1362546A
Application number: CN 01144332
Authority: CN
Inventors: 孔勇发; 许京军; 陈云琳; 陈晓军; 黄晖; 孙骞; 唐柏权; 阎文博; 刘宏德; 王岩; 张光寅
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2002-08-07

Abstract

本发明属光电材料领域。它提供了一种获得近化学计量比铌酸锂晶片的方法:利用气相传输平衡(Vaportransport equilibration,简称VTE)技术,在高温、富锂的气氛中,通过锂离子的扩散,使铌酸锂(包括名义纯和掺杂)晶片达到近化学计量比。该技术制作的晶片中Li₂O的含量49mol.%以上,可非常接近50mol.%,且均匀性很好,适用于产业化。在表面波滤波器、电光调制、电光开关、光波导、频率转换、周期极化、全息存储、光电器件集成等方面有着非常广泛的应用前景。

Description

近化学计量比铌酸锂晶片及其制备方法

技术领域

本发明属光电材料领域。具体地讲它是一种近化学计量比的铌酸锂晶片及其制备方法。近化学计量比铌酸锂晶片是优异的光电子材料，具有十分广泛的应用前景。

背景技术

铌酸锂晶体是一种集电光、声光、非线性、光折变及激光活性等效应于一身的罕见晶体，在表面波滤波器、电光调制、电光开关、光波导及其激光器、倍频、高密度信息存储等方面有着广泛的应用前景，是一种如硅单晶一样不可多得的多功能人工晶体。对铌酸锂晶体的研究开发一直是国际上持续不断的热点。

当前铌酸锂晶体最大的突破在于近化学计量比([Li]/[Nb]＝1∶1)晶体的生长。与通常的同成分([Li]/[Nb]≈48.5∶51.5)晶体相比，近化学计量比晶体的电光系数和非线性光学系数分别增大了30％和27％；周期极化反转电压可降低两个量级；光折变灵敏度和光致折射率变化可提高一个量级；非挥发性全息存储的响应时间可缩短两个量级；光致发光的强度可提高两个量级；在掺入少量MgO后抗光伤能力可提高四个量级以上；在掺入少量铁和强还原的状态下，全息写入的响应时间达到亚秒级，比同成分掺铁铌酸锂晶体缩短了四个量级。

如此优异的物理性能，加之十分广泛的应用前景，使得近化学计量比铌酸锂晶体迅速成为国际上竞相追逐的光电子材料。许多国家的研究与开发机构对之投入了极大的热情和人力、物力，以期掌握生长近化学计量比铌酸锂晶体的关键技术，占领这一在光电信息领域具有研究开发平台性质的基质材料的制高点。

发明内容

本发明的目的是提供一种近化学计量比铌酸锂晶片及其制备方法，本发明之晶片组分均匀性好，技术适用于产业化。

本发明铌酸锂晶片中Li₂O的含量在49mol.％以上，可非常接近50mol.％。

本发明所说的近化学计量比铌酸锂晶片可以包括各种掺杂：如镁、锌、铟、铁、铜、锰、铈、镱、铬、铒或钕中的一种或一种以上。所说的掺杂MgO或ZnO的掺杂量为0～5mol.％，In₂O₃的掺杂量为0～3mol.％，Fe₂O₃、CuO、Mn₂O₃、Ce₂O₃、Yb₂O₃、Cr₂O₃、Er₂O₃或Nd₂O₃的掺杂量为0～1mol.％。

本发明的近化学计量比铌酸锂晶片是利用气相传输平衡(Vapor transportequilibration，简称VTE)的方法，在高温、富锂的气氛中，通过锂离子的扩散，使同成分晶片达到近化学计量比。

本发明具体的实施步骤是：

(1)按设计需要，称取[Li₂CO₃]/[Nb₂O₅]＝49～76∶24～50的粉料，在混料机上充分混合10～40小时，在800～950℃恒温2～5小时。(2)将上述粉料在950～1150℃煅烧1～5小时。(3)将上述煅烧粉料与同成分铌酸锂晶片一同放在密闭的坩埚内，在1000～1200℃恒温1～1000小时，即可获得所需的近化学计量比铌酸锂晶体。

本发明近化学计量比铌酸锂晶片中Li₂O的含量在49mol.％的以上，且均匀性好，优于±0.02mol.％。在表面波滤波器、电光调制、电光开关、光波导、频率转换、周期极化、全息存储、光电器件集成等方面有着非常广泛的应用前景。

本发明的突出的实质性的特点和积极效果可从下述实施例中得以体现，但是它们并不是对本发明作任何限制。

具体实施方式

实施例1：

(1)称取Li₂CO₃粉料67克、Nb₂O₅粉料33克，在混料机上充分混合24小时，在850℃恒温3小时。(2)将上述混合粉料在1000℃煅烧4小时。(3)将上述煅烧粉料与10×10×1mm同成分铌酸锂晶片一同放在密闭的坩埚内，在1100℃恒温120小时，可以得到锂铌比为49.95∶50.05的近化学计量比铌酸锂晶片。该晶片用于周期极化，畴反转电压为2KV/mm，比同成分铌酸锂晶体下降一个量级。

实施例2：

(1)称取Li₂CO₃粉料60克、Nb₂O₅粉料40克，在混料机上充分混合30小时，在800℃恒温4小时。(2)将上述混合粉料在1020℃煅烧3小时。(3)将上述煅烧粉料与10×10×1mm同成分掺2mol.％镁铌酸锂晶片一同放在密闭的坩埚内，在1125℃恒温100小时，可以得到Li₂O的含量为49.4mol.％的近化学计量比掺镁铌酸锂晶片。该晶片在1MW/cm² 532nm激光沿y轴照射下未发现明显的光斑畸变，抗光折变能力比同成分铌酸锂晶体提高三个量级。

实施例3：

(1)称取Li₂CO₃粉料54克、Nb₂O₅粉料46克，在混料机上充分混合20小时，在900℃恒温2小时。(2)将上述混合粉料在1050℃煅烧2小时。(3)将上述煅烧粉料与10×10×0.5mm同成分掺0.03wt.％铁铌酸锂晶片一同放在密闭的坩埚内，在1100℃恒温50小时，可以得到Li₂O的含量为49.6mol.％的近化学计量比掺铁铌酸锂晶片。该晶片在950℃真空还原5小时，514.5nm激光全息写入的时间为0.2秒，比同成分掺铁铌酸锂晶体下降四个量级。

Claims

1、一种近化学计量比铌酸锂晶片，其特征在于其中Li₂O的含量在49mol.％以上。

2、按照权利要求1所说的近化学计量比铌酸锂晶片，其特征在于它包括掺杂，如镁、锌、铟、铁、铜、锰、铈、镱、铒、钕、铬中的一种或一种以上；所说的掺杂MgO或ZnO的掺杂量为0～5mol.％，In₂O₃的掺杂量为0～3mol.％，Fe₂O₃、CuO、Mn₂O₃、Ce₂O₃、Yb₂O₃、Cr₂O₃、Er₂O₃或Nd₂O₃的掺杂量为0～1mol.％。

3、按照权利要求1所说的近化学计量比铌酸锂晶片，其特征在于它的最小尺寸包括直径、长、宽或高在5mm以下。

4、权利要求1所说的近化学计量比铌酸锂晶片的制备方法，其特征在于它包括下述步骤：

(1)称取[Li₂CO₃]/[Nb₂O₅]＝49～76∶24～50的粉料，在混料机上充分混合10～40小

时，在800～950℃恒温2～5小时；

(2)将上述粉料在950～1150℃煅烧1～5小时；

(3)将上述煅烧粉料与普通铌酸锂晶片一同放在密闭的坩埚内，在1000～1200℃

恒温1～1000小时，即可获得所需的近化学计量比铌酸锂晶片。

5、按照权利要求4所说的近化学计量比铌酸锂晶片的制备方法，其特征在于所说的普通铌酸锂是在通常的同成分熔体中生长的铌酸锂晶体，其熔体的锂铌比为46～49∶50～54。

6、权利要求1所说的近化学计量比铌酸锂晶片的应用，其特征在于它可以作为一种多功能光电材料用于表面波滤波器、电光调制、电光开关、光波导、频率转换、周期极化、全息存储或光电器件集成。