弱热释电效应黑色铌酸锂_钽酸锂晶体研究
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蓝里, 置于加热炉中, 密闭好 ND50 单晶炉壳, 抽真 空至 10- 2 Pa, 先后充入 CO 2 和 H2, 气体的体积比约 为 95: 5, 程控升温至还原温度, 保温 2 h, 降至室温。 升降温速率小于 50 °C/ h, 因 L N、LT 为铁电材料, 为避免退极化, 还原温度控制在低于其居里温度的 90% 。
参考文献:
[ 1] ST AN DI FER E M , JU N DT D H, N ORW OOD R G,
et al. Chemically reduced lithium niobat e single cr ystals: pro cessing, proper ties and impr ovements in SAW dev ice fabrication and perfor mance [ C] . U SA : Pasadena, Pr oceedings of the Annual IEEE I nter national Fr equency Contr ol Sym posium , 1998: 470-472. [ 2] BOR DU I P F, JU N DT D H, ST A N DIFER E M , et al, Chemically reduced lithium niobate sing le cr ystals: P rocessing, pr oper ties and improv ed surface acoustic w ave device fabr icat ion and per formance [ J] . Journal of A pplied Phy sics, 1999, 85( 7) : 3 766-3 769. [ 3] SHEN J, RO M EK B. Black lithium niobat e SAW device fabricatio n and perfor mance ev aluat ion [ C] . U SA : P roceedings of the IEEE U ltrasonics Sy mposium , 2000, 1: 269-273.
Abstract: F ree-pyr o black L iN bO3 and L iT aO3 w afers w ere pr epared successfully by chemical reduction at 700 °C and 450 °C r espectively under a mix ed at mospher e of CO 2 and H2. Bulk conduct ivity and o ptical transmit tance of the wafer s w ere measured. T he results show ed that the pyro electr ic effect for t he r educed w afer s was almost eliminated
导致晶片背面形成漫散射, 从而降低了光刻电路的
晶片还原实验条件为将待还原晶片装在石英花
收稿日期: 2003-07-10 作者简介: 夏宗仁( 1966-) , 男, 江西九江人, 高级工程师, 学士, 主要从事光电子材料制备的研究。
第 2 期
夏宗仁等: 弱热 释电效应黑色铌酸锂、钽酸锂晶体研究
表 2 还原晶片在不同波长下的透过率
波 长/ nm BL N 500 BL N 600 BL N 800 BL T 400 BLT 500
59 2
45
15
1. 2
20
0. 5
632. 8
50
20
1. 2
23
0. 6
1 064
75
74
75
80
79
3. 3 居里温度 TC 用西安交通大学研制热电测试装置示意图
表 1 L N 和 LT 晶片的实验结果
材料
还原温度 样品
热 电位差
冷加工
外观
样品名
/ °C 数
/ mV
性能
Y 127. 86° 500
6 00
-X L N
8 00
3 浅棕 30、31、35 BL N 500 OK 3 深棕 15、13、17 BL N 600 OK 3 焦黑 5、0、3 BL N 800 N O
关键词: 铌酸锂; 钽酸锂; 热释电效应; 晶片 中图分类号: T N 2 文献标识码: A
Study on Free-Pyro Black LiNbO3 and LiTaO3 Crystals
XIA Zong-ren1 , CUI Kun1, XU Jia-yue2
( 1. Deqing Huaying E lect ron ic Co. , Lt d, CETC , D eqing 313216, Ch ina; 2. Shanghai Instit ut e of Ceram ics, Chinese A cademy of S ciences, Shanghai 200050, China)
第 26卷 第 2期 20 04年4月
压 电 与 声 光 P IEZOEL ECT R ICS & A COU ST O OPT ICS
文章编号: 1004-2474( 2004) 02-0126-03
V ol. 26 N o. 2 A pr. 2004
弱热释电效应黑色铌酸锂、钽酸锂晶体研究
夏宗仁1, 崔 坤1, 徐家跃2
3. 2 光透过率 采用 J470 光功率计, 分别测量不同条件下处理
的 LN、L T 样品在 592 nm、632. 8 nm、1 064 nm3 个 波长所对应的透过率, 分辨率为皮瓦级。测试前将样 品双面镜面抛光, 每种样品挑 1 片, 测试 结果见表 2。由表可以看出, 对同一波长的光波来讲, 还原温度 越高光透过率越低; 对于同一个还原晶片, 波长越短 透过率越小, 即还原工艺对短波的透过率影响较大。 总体上, 经还原工艺处理, 晶片的透过率都有明显下 降, 这将有利于消除光刻时反射光造成的衍射, 从而 有助于提高光刻精度。
图 2 在不同频率下 L N 晶片电容量与温度的关系
图 3 在不同频率下 L T 晶片电容量与温度的关系
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压 电 与 声 光
2004 年
4 结束语
采用化学还原工艺, 在 CO2( 90% ) 、H2( 10% ) 混 合气氛中, 在 400～800 °C 下对 LN 和 L T 进行退火 热处理, 成功制备了 L N 和 L T 黑片, 较合适的退火 温度分别约为 700 °C 和 450 °C。静电位差测量显 示, 所得晶片的热释电效应基本上接近消除。所得晶 片对紫外光吸收明显加强, 有利于消除光刻时反射 光造成的衍射, 提高了光刻精度。居里温度测试表 明, 还原处理对晶体的居里温度没有影响。
伤晶片( 如开裂、微畴反转等) , 烧毁叉指电极( 制作 向, Y 36°; L N 轴向, Y 127. 86°。采用线 切割机切 成
高频器件时尤甚) , 因此大大增加了器件的次品率。 0. 5 mm 的晶片, 分别从头至尾编号, 奇数组作还原
在传统压电晶片上进行光刻工艺时, 材料的透光性 实验用, 还原完成后与偶数组晶片进行比较实验。
Y 36°
4 00 4 50
-X L T
5 00
2 浅灰 40、38 BLT 400 OK 2 深灰 16、16 BLT 450 OK 2 焦黑 5、3 BLT 500 N O
我们分别在 500 °C、600 °C、800 °C 下对 LN 晶 片进行化学还原处理, 所得晶片的颜色由浅灰色变
化到焦黑色, 而热电位数值也从 30 mV 降到接近 0。 常规 L N、LT 晶片外观为无色透明, 热电位差大于 600 mV 。可见, 经还原处理后所有样品的热释电效 应显著减弱。但 800 °C 处理的晶片冷加工特性不太 好, 易破损。因此, 较合适的还原温度应低于 800 °C。
XAGW-2) , 测 量 同 一晶 片 还 原 前 后 的 居 里 温 度 ( T C) 。图 2、3 分别为 L N 、L T 晶片在不同频率下电 容量与温度的关系。峰值对应的温度为 T C。图 2、3 显示, LN 与 LT 黑 片所 对 应 的居 里 温度 分 别 为 1 141 °C和 603. 5 °C。SAW 器件用 L N、L T 晶体 T C 分别为1 142 °C±3 °C, 605 °C±3 °C。可以认为, 还 原处理对晶体的 T C 没有影响。
and the transmittance decr eased consider ably. T he reduction pr ocess did not chang e Curie temperatures of L N and L T wafer s
Key words: L iN bO3; L iT aO3; pyr o-fr ee; wafer
我们分别在 400 °C、450 °C、500 °C 下对 L T 晶 片进行化学还原处理, 所得晶片的颜色由浅变深, 最
后变成焦黑色, 热电位数值从 40 m V 降到 3 mV, 说 明还原处理后晶片的热释电效应已降低。但 500 °C 处理的样品冷加工特性不太好, 很容易破损。因此, 较合适的还原温度应在 450 °C 左右。
的 SAW 滤波器, 但是光透过和高热释电等性能也 和 BL T ) 制作工艺, 讨论了还原条件对晶片外观、光
给 SAW 器件的制作工艺带来很多不便。L N、L T 晶 体的热释电系数分别为 4×10- 5 C/ m2 ·K 和 23× 10- 5 C/ m 2·K 。在 SA W 或 BA W 器件生产过程中, 高热释电系数使得晶片表面很容易形成大量静电
