3 minutit liitiumniobaadi kristalli mõistmiseks (1)
Koos kasutuselevõtuga “uus infrastruktuur”, 5G on järk-järgult meie ellu sisenenud, ja teenused, nagu pilvandmetöötlus, Virtuaalne reaalsus, andmeside, ja kõrglahutusega video on samuti edasi arenenud, optiliste tuumvõrkude ajakohastamine ülikiire ja ülipika vahemaa edastamiseks. Selles protsessis, on põhiseade, mis on hädavajalik – see on liitiumniobaadi modulaator (LiNbO3).
Liitium-niobaatmodulaator
On teatatud, et liitiumniobaadi modulaator on valmistatud liitiumniobaadi kristalli elektro-optilise efekti abil koos optoelektroonilise integratsiooniprotsessiga. See võib muuta elektroonilised andmed fotooniliseks teabeks ja on elektrooptilise muundamise põhikomponent. Täpsemalt, mis selles silmapaistvat on, kõigepealt peame mõistma selle tooraine liitiumniobaadi kristalli elektro-optilist efekti ja rakendust.
Liitiumniobaadi kristallide kohta
Liitiumniobaat on nioobiumi ühend, liitium ja hapnik. See on suure spontaanse polarisatsiooniga negatiivne kristall (0.70 C/m2 toatemperatuuril), ja on kõrgeima Curie temperatuuriga ferroelektrik (1210 °C) seni leitud.
Vasakpoolne pilt on 3-tolline optiliselt puhas sama koostisega liitiumniobaadi kristall; parempoolsel pildil on rauaga legeeritud liitiumniobaadi kristall
Liitiumniobaadi kristallidel on kaks eriti atraktiivset omadust. Esiteks, liitiumniobaadi kristallidel on palju fotoelektrilisi efekte, sealhulgas piesoelektriline efekt, elektrooptiline efekt, mittelineaarne optiline efekt, fotorefraktsiooniefekt, fotogalvaaniline efekt, ja fotoelastne efekt, akusto-optiline efekt ja muud fotoelektrilised omadused;
Teiseks, liitiumniobaadi kristallide jõudlus on hästi kontrollitav, mis on põhjustatud liitiumniobaadi kristallide võrestruktuurist ja rohketest defektstruktuuridest. Paljusid liitiumniobaadi kristallide omadusi saab kristallide koostisega oluliselt reguleerida, element doping, ja valentsi kontroll.
Lisaks, liitiumniobaadi kristallide füüsikalised ja keemilised omadused on üsna stabiilsed, lihtne töödelda, lai valguse läbilaskvusvahemik, suur kaksikmurdumine, ja kvaliteetseid optilisi lainejuhte on lihtne valmistada.
seega, liitiumniobaadi kristallil põhineval optilisel modulaatoril on võrratud eelised kaugsides: sellel pole mitte ainult väike piiksuefekt, kõrge modulatsiooni ribalaius, hea väljasuremissuhe, kuid sellel on ka suurepärane stabiilsus ja suur kiirus. Seda kasutatakse laialdaselt kiires ja suure ribalaiusega kaugsides.
Harvardi ülikool kommenteeris kord liitiumniobaati: kui elektroonilise pöörde kese on nimetatud ränimaterjali järgi, siis saab fotoonika revolutsiooni sünnikoht tõenäoliselt nime liitiumniobaadi järgi.
Liitiumniobaatkristallide valmistamine
(1) Sama koostisega liitiumniobaadi kristall
Liitiumniobaadi kristalli sama koostisega, selle valmistamisel kasutatakse peamiselt tõmbamismeetodit. Kuigi mulli meetod, juhitud režiimi meetod, liitiumniobaadi kristallide valmistamiseks on kasutatud ka temperatuurigradiendi meetodit, neil pole tõmbemeetodiga võrreldes ilmseid eeliseid ega selgeid rakendusnõudeid, seega pole neile laialdast tähelepanu pööratud.
(2) Liitiumniobaadi kristallide stöhhiomeetriline suhe
Kuigi liitiumniobaadi kristallil on peaaegu stöhhiomeetriline suhe palju suurepäraseid fotoelektrilisi omadusi, selle suhe erineb tahke-vedeliku eutektilisest punktist ja sama koostisega, seega on kvaliteetsete kristallide kasvatamiseks võimatu kasutada tavalist tõmbamismeetodit. Hetkel, peamised valmistamismeetodid on liitiumirikas sulatusmeetod, voo meetod ja difusioonimeetod.
(3) Liitiumniobaadi ühekristalliline õhuke kile
Liitiumniobaadi monokristalli õhukesi kilesid saab kasutada mikro-nanostruktuurides, nagu optilised lainejuhid ja akustilised seadmed, samuti hübriidsete integreeritud seadmete (nt ränipõhised seadmed) valmistamisel. Inimesed on pikka aega uurinud liitiumniobaadi monokristallide õhukeste kilede valmistamist, kuid ainus meetod, mida on tõesti rakendatud, on “Ioonide viilutamine” tehnoloogia. Hetkel, see on turustatud ja suudab pakkuda ühekristalli õhukese kile tooteid paksusega 300–900 nm.
Liitiumniobaadi ühekristalliline õhuke kile
Artikkel pole veel läbi, palun lugege Artikkel 2
