钽酸锂的制备方法
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发布时间：2024-10-24 14:54
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时间：2024-10-26 21:47
钽酸锂（LiTaO3）是与LiNbO3在结构和性能上极为相似的铁电晶体，属于三方晶系，其Curie温度为665℃，熔点为1650℃。在Curie温度以下，它为铁电相，空间群为R3c(C63v)，而Curie温度以上则为顺电相，空间群为R3c(D63d)。自发极化Ps(0.50C/m2)沿六方晶胞的[001]方向，熔点为1650℃，体积密度为7.45×103kg/m3。晶格参数在六方晶胞中为a=5. 15428Å，c=13.78351Å;在菱形晶胞中，arh＝5.4740Å，α=56°10.5′(25℃)。钽酸锂晶体以其优良的压电、热电和电光性能，广泛应用于制作声表面波器件、热电探测器和电光调制器等。
制备钽酸锂晶片的方法有多种。首先，一种用于制造超薄钽酸锂晶片的方法涉及将钽酸锂晶片的厚度减薄至满足红外热释电探测器的要求。通常，钽酸锂晶片的原始厚度远大于探测器所需的厚度，因此，减薄过程是热释电探测器研究中的重点。集成电路技术的发展对晶片材料提出了更高的要求，因此获得表面质量优良的钽酸锂晶片材料对热释电器件的性能有积极影响。钽酸锂晶片的加工工序包括切割、磨边、研磨、抛光和清洗等，其中，抛光过程旨在提高晶体表面的平整度和粗糙度。抛光和化学腐蚀后的晶体表面可以得到更均匀的平整度和粗糙度。然而，由于研磨抛光轨迹的不稳定性，钽酸锂晶片通常呈现中间厚两边薄的厚度分布，化学腐蚀也难以控制表面腐蚀速率的大小分布，导致晶片均匀性较差，易产生背侵、背花等问题。
针对这些问题，CN201310481244.1提供了改进的钽酸锂晶片制备方法。该方法通过在钽酸锂基片的中心位置加热腐蚀溶液，并在溶液中腐蚀钽酸锂基片，实现了对钽酸锂基片表面温度分布的控制。这种方法不仅提高了表面的均匀性和粗糙度，还有效改善了背侵、背花等问题。通过这种方法制备的钽酸锂晶片表面均匀性好，表面粗糙度小，从而为热释电器件提供了更好的性能基础。
此外，大厚度黑色钽酸锂晶片的制备方法也值得探讨。该方法包括钽酸锂晶片的制备、清洗、还原剂的制备和装炉、还原等步骤。首先，将钽酸锂晶体按照预定尺寸切割好，得到钽酸锂晶片。接下来，彻底清除晶片表面的污物并干燥，然后放置在无尘环境中。随后，制备还原剂，其中镧粉的掺入量为氧化镧粉总质量的5%至15%。在进行还原时，首先在坩埚底部铺撒一层还原剂，然后放置清洗干燥后的钽酸锂晶片，并在上方均匀铺撒一层还原剂。按照一定顺序放置钽酸锂晶片和还原剂，最后将这些组件放入真空还原炉中进行还原处理。在特定的温度和压力下进行反应，使钽酸锂晶片被均匀还原，从而制备出所需的大厚度黑色钽酸锂晶片。
在处理回收利用方面，CN201810533359.3提出了一种方法，将不合格的钽酸锂黑片通过热处理和黑化处理进行回收再利用。在氧气气氛下，将黑片加热至其居里温度以下，冷却后得到钽酸锂白片。再次经过黑化处理后，不合格的黑片可以恢复至均匀一致的白片状态，为再次获得合格的钽酸锂黑片打下基础。这一过程确保了钽酸锂晶片的压电性和单畴性，同时实现了资源的有效利用。
