关键词:
近化学计量比铌酸锂
扩散法
孪晶
富锂气氛
摘要:
铌酸锂(LiNbO_(3),简称LN)晶体因其优良的非线性、电光等效应成为最具应用价值的集成光子学材料之一。与同成分铌酸锂(Congruent Lithium Niobate,CLN)晶体相比,近化学计量比铌酸锂(Near-stoichiometric Lithium Niobate,nSLN)晶体的非线性、电光等性能更加突出,具有更高的应用价值。利用扩散法能够制备组分均匀的实用化nSLN晶体,然而对大尺寸LN晶体进行扩散处理时,极易产生孪晶并导致晶片开裂。针对上述问题,本工作开展了扩散法制备大尺寸nSLN晶体的研究,对扩散后晶片上的孪晶缺陷进行表征,分析了孪晶的产生机制,并通过改进晶片放置方式制备了完整的4英寸(100 nm)和6英寸(153 nm)晶片,最后测试了晶片的组分和透过率。结果表明,晶片组分均不低于49.94%(摩尔分数),接近化学计量比,其透过率在600~3300 nm范围内均高于71%。扩散法制备的Z-cut和X-cut晶片上均出现了孪晶,同时Z-cut晶片上的孪晶两两相交时产生裂纹,而X-cut晶片上并未出现裂纹。分析表明Z-cut和X-cut晶片孪晶面为{0112},该孪晶属于形变孪晶。根据形变孪晶的产生机制,认为富锂原料不均匀形变是产生孪晶的主要驱动力。最终,通过改进扩散处理工艺,抑制了扩散孪晶的产生,提高了4英寸(100 nm)、6英寸(153 nm)nSLN晶片的成品率。