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鈮酸鋰是鈮、鋰、氧的化合物,是一種自發(fā)極化大(室溫時(shí) 0.70 C/m2)的負(fù)性晶體,是目前發(fā)現(xiàn)的居里溫度最高(1210 ℃)的鐵電體。
鈮酸鋰晶體有兩個(gè)特點(diǎn)尤為引人關(guān)注,一是鈮酸鋰晶體光電效應(yīng)多,具有包括壓電效應(yīng)、電光效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)、光折變效應(yīng)、光生伏打效應(yīng)、光彈效應(yīng)、聲光效應(yīng)等多種光電性能;二是鈮酸鋰晶體的性能可調(diào)控性強(qiáng),這是由鈮酸鋰晶體的晶格結(jié)構(gòu)和豐富的缺陷結(jié)構(gòu)所造成,鈮酸鋰晶體的諸多性能可以通過(guò)晶體組分、元素?fù)诫s、價(jià)態(tài)控制等進(jìn)行大幅度調(diào)控。
另外鈮酸鋰晶體的物理化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定,易于加工,光透過(guò)范圍寬,具有較大的雙折射,而且容易制備高質(zhì)量的光波導(dǎo),所以基于鈮酸鋰晶體的光調(diào)制器在長(zhǎng)距離通信中有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)——不僅具有很小的啁啾(chirp)效應(yīng)、高調(diào)制帶寬、良好消光比,而且穩(wěn)定性相當(dāng)優(yōu)越,是高速器件中佼佼者,因此被廣泛應(yīng)用于高速高帶寬的長(zhǎng)距離通信中。
(1)同成分鈮酸鋰晶體
對(duì)于同成分鈮酸鋰晶體而言,其制備主要采用提拉法。雖然泡生法、導(dǎo)模法、溫梯法等方法也曾用來(lái)進(jìn)行鈮酸鋰晶體的制備,但是與提拉法相比并沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)或具有明確的應(yīng)用需求,因此并未得到廣泛的關(guān)注。
(2)近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體
近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體雖然具備諸多優(yōu)秀的光電性能,但是其配比偏離固液同成分共熔點(diǎn),無(wú)法采用常規(guī)的提拉法生長(zhǎng)高質(zhì)量的晶體,目前主要采用的制備方法有富鋰熔體法、助熔劑法、擴(kuò)散法。
(3)鈮酸鋰單晶薄膜
鈮酸鋰單晶薄膜可以應(yīng)用在光波導(dǎo)、聲學(xué)器件等微納結(jié)構(gòu)以及制備硅基等混合集成器件等方面,人們很早就開(kāi)始探索鈮酸鋰單晶薄膜的制備,不過(guò)真正得到應(yīng)用的方法只有“離子切片” (IonSlicing) 技術(shù),目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商品化,能夠提供厚度為 300~900 nm的單晶薄膜產(chǎn)品。
現(xiàn)階段,鈮酸鋰晶體生產(chǎn)技術(shù)成熟,領(lǐng)先企業(yè)市場(chǎng)份額占比較大。在全球市場(chǎng)中,德國(guó)愛(ài)普科斯、日本住友、德國(guó) KorthKristalle 是市場(chǎng)份額排名前三的鈮酸鋰生產(chǎn)企業(yè)。