Jump to content

Ниобат лития

(Перенаправлено с LiNbO3 )
Ниобат лития

__ Что +      __ Нб 5+      __ __ 2−
Имена
Другие имена
Оксид лития-ниобия, триоксид лития-ниобия
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
ХимическийПаук
Информационная карта ECHA 100.031.583 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
ЛиНБО 3
Молярная масса 147.846 g/mol
Появление бесцветное твердое вещество
Плотность 4,30 г/см 3 [ 1 ]
Температура плавления 1240 ° C (2260 ° F; 1510 К) [ 1 ]
Никто
Запрещенная зона 3,77 эВ [ 2 ]
n o 2.3007, n e 2.2116 [ 3 ]
Структура [ 4 ]
Тригональный , hR30
Р3с, № 161
3м( C3v )
а = 0,51501 нм, б = 0,51501 нм, с = 0,54952 нм
α = 62,057°, β = 62,057°, γ = 60°
6
Опасности
Летальная доза или концентрация (LD, LC):
8 г/кг (перорально, крыса) [ 5 ]
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Ниобат лития ( Li Nb O 3 ) — синтетическая соль , состоящая из ниобия , лития и кислорода . Его монокристаллы являются важным материалом для оптических волноводов, мобильных телефонов, пьезоэлектрических датчиков, оптических модуляторов и различных других линейных и нелинейных оптических приложений. [ 6 ] Ниобат лития иногда называют линобатом торговой марки . [ 7 ]

Характеристики

[ редактировать ]

Ниобат лития — бесцветное твердое вещество, нерастворимое в воде. Он имеет тригональную кристаллическую систему , лишенную инверсионной симметрии и проявляющую сегнетоэлектричество , эффект Поккельса , пьезоэлектрический эффект, фотоупругость и нелинейную оптическую поляризуемость. Ниобат лития обладает отрицательным одноосным двулучепреломлением , которое слабо зависит от стехиометрии кристалла и температуры. Он прозрачен для длин волн от 350 до 5200 нанометров .

Ниобат лития можно легировать оксидом магния , что повышает его устойчивость к оптическим повреждениям (также известным как фоторефракционные повреждения). Другими доступными легирующими добавками являются железо , цинк , гафний , медь , гадолиний , эрбий , иттрий , марганец и бор .

Монокристаллическая пластина ниобата лития с Z-образным вырезом.

Монокристаллы ниобата лития можно выращивать с использованием процесса Чохральского . [ 8 ]

После выращивания кристалла его разрезают на пластины разной ориентации. Распространенными ориентациями являются Z-вырез, X-вырез, Y-вырез и разрезы с повернутыми углами предыдущих осей. [ 9 ]

Тонкие пленки

[ редактировать ]

Тонкая пленка ниобата лития (например, для оптических волноводов ) может быть перенесена или выращена на сапфире и других подложках с использованием процесса умной резки (ионной резки). [ 10 ] [ 11 ] или процесс MOCVD . [ 12 ] Эта технология известна как ниобат лития на изоляторе (LNOI). [ 13 ]

Наночастицы

[ редактировать ]

Наночастицы ниобата лития и пятиокиси ниобия можно производить при низкой температуре. [ 14 ] Полный протокол подразумевает индуцированное LiH восстановление NbCl 5 с последующим спонтанным окислением in situ в нанооксиды ниобия низкой валентности. Эти оксиды ниобия подвергаются воздействию воздушной атмосферы, в результате чего образуется чистый Nb 2 O 5 . Наконец, стабильный Nb 2 O 5 превращается в наночастицы ниобата лития LiNbO 3 в ходе контролируемого гидролиза избытка LiH. [ 15 ] Сферические наночастицы ниобата лития диаметром около 10 нм можно получить пропиткой мезопористой кремнеземной матрицы смесью водного раствора LiNO 3 и NH 4 NbO(C 2 O 4 ) 2 с последующим 10-минутным нагреванием в инфракрасном диапазоне. печь. [ 16 ]

Приложения

[ редактировать ]

Ниобат лития широко используется на рынке телекоммуникаций, например, в мобильных телефонах и оптических модуляторах . [ 17 ] Благодаря сильной электромеханической связи этот материал является предпочтительным материалом для на поверхностных акустических волнах устройств . В некоторых случаях его можно заменить танталатом лития . Ли Та О 3 . Другие области применения: лазеров удвоение частоты , нелинейная оптика , ячейки Поккельса , оптические параметрические генераторы , устройства переключения добротности для лазеров, другие акустооптические устройства, оптические переключатели для гигагерцовых частот и т. д. Это отличный материал для изготовления оптических волноводов . Он также используется при создании оптических пространственных фильтров нижних частот ( сглаживания ).

В последние несколько лет ниобат лития находит применение в качестве своего рода электростатических пинцетов, подход, известный как оптоэлектронные пинцеты, поскольку для возникновения эффекта требуется световое возбуждение. [ 18 ] [ 19 ] Этот эффект позволяет тонко манипулировать частицами микрометрового масштаба с высокой гибкостью, поскольку действие пинцета ограничивается освещенной областью. Эффект основан на очень сильных электрических полях, генерируемых во время воздействия света (1–100 кВ/см) внутри освещенного пятна. Эти интенсивные поля также находят применение в биофизике и биотехнологии, поскольку они могут влиять на живые организмы различными способами. [ 20 ] Например, было показано, что легированный железом ниобат лития, возбуждаемый видимым светом, вызывает гибель клеток в культурах опухолевых клеток. [ 21 ]

Ниобат лития с периодической поляризацией (PPLN)

[ редактировать ]

Ниобат лития с периодической поляризацией ( PPLN ) представляет собой доменно-инженерный кристалл ниобата лития, используемый в основном для достижения квазисинхронизма в нелинейной оптике . Сегнетоэлектрические направлении + домены направлены поочередно в c и -c , с периодом обычно от 5 до 35 мкм . Более короткие периоды этого диапазона используются для генерации второй гармоники , а более длинные — для оптических параметрических колебаний . Периодического полюсирования можно добиться с помощью электрического полюсирования с помощью периодически структурированного электрода. Контролируемый нагрев кристалла можно использовать для точной настройки фазового синхронизма в среде за счет небольшого изменения дисперсии с температурой.

При периодическом опросе используется наибольшее значение нелинейного тензора ниобата лития, d 33 = 27 пм/В. Квазисинхронизм дает максимальные КПД, равные 2/π (64%) от полного d 33 , около 17 пм/В. [ 22 ]

Другими материалами, используемыми для периодической поляризации, являются с широкой запрещенной зоной, неорганические кристаллы такие как KTP (приводящие к периодически поляризованным KTP , PPKTP ), танталат лития и некоторые органические материалы.

Метод периодической поляризации также можно использовать для формирования поверхностных наноструктур . [ 23 ] [ 24 ]

Однако из-за низкого порога фоторефракционного разрушения PPLN находит лишь ограниченное применение, а именно, при очень низких уровнях мощности. Ниобат лития, легированный MgO, получают методом периодической поляризации. Таким образом, ниобат лития, легированный MgO с периодической поляризацией (PPMgOLN), расширяет область применения до среднего уровня мощности.

Уравнения Селлмейера

[ редактировать ]

Уравнения Селлмейера для необыкновенного индекса используются для определения периода поляризации и приблизительной температуры для квазисинхронизма. Юндт [ 25 ] дает

действителен от 20 до 250 °C для длин волн от 0,4 до 5 микрометров , тогда как для более длинных волн [ 26 ]

что справедливо для T = от 25 до 180 °C и для длин волн λ от 2,8 до 4,8 микрометров.

В этих уравнениях f = ( T − 24,5) ( T + 570,82), λ находится в микрометрах, а T — в °C.

В более общем смысле для обычного и экстраординарного индекса для легированного MgO. ЛиНбо 3 :

с:

Параметры CLN, легированный 5% MgO SLN, легированный 1% MgO
n e нет n e
1 5.756 5.653 5.078
aа2 0.0983 0.1185 0.0964
aа3 0.2020 0.2091 0.2065
a 4 189.32 89.61 61.16
aа5 12.52 10.85 10.55
6 1.32×10 −2 1.97×10 −2 1.59×10 −2
б 1 2.860×10 −6 7.941×10 −7 4.677×10 −7
б 2 4.700×10 −8 3.134×10 −8 7.822×10 −8
б 3 6.113×10 −8 −4.641×10 −9 −2.653×10 −8
б 4 1.516×10 −4 −2.188×10 −6 1.096×10 −4

для соответствующего LiNbO 3 (CLN) и стехиометрический LiNbO 3 (СЛН). [ 27 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Хейнс, с. 4,70
  2. ^ Занатта, Арканзас (август 2022 г.). «Оптическая запрещенная зона ниобата лития (LiNbO3) и ее зависимость от температуры» . Результаты Физ . 39 : 105736–3 стр. дои : 10.1016/j.rinp.2022.105736 . S2CID   249688492 .
  3. ^ Хейнс, с. 10.250
  4. ^ Уилкинсон, AP; Читам, АК; Джарман, Р.Х. (1993). «Дефектная структура конгруэнтно плавящегося ниобата лития». Журнал прикладной физики . 74 (5): 3080–3083. Бибкод : 1993JAP....74.3080W . дои : 10.1063/1.354572 .
  5. ^ «ChemIDplus – 12031-63-9 – PSVBHJWAIYBPRO-UHFFFAOYSA-N – Ниобат лития – Поиск подобных структур, синонимы, формулы, ссылки на ресурсы и другая химическая информация» .
  6. ^ Вейс, Р.С.; Гейлорд, ТК (1985). «Ниобат лития: краткая информация о физических свойствах и кристаллической структуре». Прикладная физика A: Материаловедение и обработка . 37 (4): 191–203. Бибкод : 1985ApPhA..37..191W . дои : 10.1007/BF00614817 . S2CID   97851423 .
  7. ^ Стейблер, Д.Л.; Амодей, Джей-Джей (1972). «Термически закрепленные голограммы в LiNbO 3 ». Сегнетоэлектрики . 3 (1): 107–113. Бибкод : 1972Fer.....3..107S . дои : 10.1080/00150197208235297 . S2CID   51674085 . , видел в Да, Почи; Гу, Клэр, ред. (1995). Знаковые статьи по фоторефрактивной нелинейной оптике . Всемирная научная. п. 182. ИСБН  9789814502979 .
  8. ^ Волк, Татьяна; Волеке, Манфред (2008). Ниобат лития: дефекты, фоторефракция и сегнетоэлектрическое переключение . Спрингер. стр. 1–9. дои : 10.1007/978-3-540-70766-0 . ISBN  978-3-540-70765-3 .
  9. ^ Вонг, К.К. (2002). Свойства ниобата лития . Лондон, Великобритания: INSPEC. п. 8. ISBN  0-85296-799-3 .
  10. ^ Леви, М.; Осгуд, Р.М.; Лю, Р.; Кросс, LE; Каргилл, GS; Кумар, А.; Бахру, Х. (19 октября 1998 г.). «Получение монокристаллических пленок ниобата лития методом кристаллоионной нарезки» . Письма по прикладной физике . 73 (16): 2293–2295. Бибкод : 1998ApPhL..73.2293L . дои : 10.1063/1.121801 . ISSN   0003-6951 .
  11. ^ Лу, Х.; Садани, Б.; Куржаль, Н.; Уллиак, Г.; Смит, Н.; Стенгер, В.; Колле, М.; Байда, Финляндия; Бернал, член парламента (2012). «Усовершенствованный электрооптический фотонно-кристаллический волновод из ниобата лития на тонкой пленке с умной резкой» . Оптика Экспресс . 20 (3): 2974–2981. дои : 10.1364/oe.20.002974 . ПМИД   22330535 . Проверено 8 июля 2022 г.
  12. ^ Фейгельсон, Р.С. (1996). «Эпитаксиальный рост тонких пленок ниобата лития методом MOCVD твердого источника» . Журнал роста кристаллов . 166 (1–4): 1–16. Бибкод : 1996JCrGr.166....1F . дои : 10.1016/0022-0248(95)00570-6 .
  13. ^ Ху, Хуэй; Ян, Джин; Гуй, Ли; Солер, Вольфганг (2012). «Ниобат лития на изоляторе (ЛНОИ): состояние и перспективы» (PDF) . Кремниевая фотоника и фотонные интегральные схемы III . Том. 8431. стр. 84311Д. дои : 10.1117/12.922401 . S2CID   120452519 .
  14. ^ Грейндж, Р.; Чой, JW; Се, CL; Пу, Ю.; Магре, А.; Смайда, Р.; Форро, Л.; Псалтис, Д. (2009). «Нанопроволоки ниобата лития: синтез, оптические свойства и манипуляции» . Письма по прикладной физике . 95 (14): 143105. Бибкод : 2009ApPhL..95n3105G . дои : 10.1063/1.3236777 . Архивировано из оригинала 14 мая 2016 г.
  15. ^ Офрей М., Менуэль С., Форт Ю., Эшбах Дж., Руксель Д., Винсент Б. (2009). «Новый синтез наноразмерных оксидов ниобия и частиц ниобата лития и их характеристика с помощью РФЭС-анализа». Журнал нанонауки и нанотехнологий . 9 (8): 4780–4789. CiteSeerX   10.1.1.465.1919 . дои : 10.1166/jnn.2009.1087 . ПМИД   19928149 .
  16. ^ Григас, А; Каскель, С (2011). «Синтез наночастиц LiNbO 3 в мезопористой матрице» . Журнал нанотехнологий Бейльштейна . 2 : 28–33. дои : 10.3762/bjnano.2.3 . ПМК   3045940 . ПМИД   21977412 .
  17. ^ Тони, Джеймс (2015). Фотоника ниобата лития . Артех Хаус. ISBN  978-1-60807-923-0 .
  18. ^ Карраскоса, М.; Гарсиа-Кабаньес, А.; Джубера, М.; Рамиро, Дж.Б.; Агулло-Лопес, Ф. (2015). «LiNbO 3 : Фотоэлектрическая подложка для массовых параллельных манипуляций и формирования рисунка нанообъектов». Обзоры прикладной физики . 2 (4). Издательство AIP: 040605. Бибкод : 2015ApPRv...2d0605C . дои : 10.1063/1.4929374 . hdl : 10486/669584 . ISSN   1931-9401 .
  19. ^ Гарсиа-Кабаньес, Анхель; Бласкес-Кастро, Альфонсо; Арисменди, Луис; Агулло-Лопес, Фернандо; Карраскоса, Мерседес (30 января 2018 г.). «Последние достижения в области фотоэлектрических оптоэлектронных пинцетов на основе ниобата лития» . Кристаллы . 8 (2). MDPI AG: 65. doi : 10.3390/cryst8020065 . hdl : 10486/681685 . ISSN   2073-4352 .
  20. ^ Бласкес-Кастро, А.; Гарсиа-Кабаньес, А.; Карраскоса, М. (2018). «Биологическое применение сегнетоэлектриков». Обзоры прикладной физики . 5 (4). Издательство AIP: 041101. arXiv : 2109.00429 . Бибкод : 2018АпПРв...5д1101Б . дои : 10.1063/1.5044472 . ISSN   1931-9401 . S2CID   139511670 .
  21. ^ Бласкес-Кастро, Альфонсо; Стокерт, Хуан К.; Лопес-Ариас, Бегонья; Хуарранс, Анхелес; Агулло-Лопес, Фернандо; Гарсиа-Кабаньес, Анхель; Карраскоса, Мерседес (2011). «Гибель опухолевых клеток, вызванная объемным фотоэлектрическим эффектом LiNbO 3 :Fe под воздействием видимого света» . Фотохимические и фотобиологические науки . 10 (6). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 956–963. дои : 10.1039/c0pp00336k . ISSN   1474-905X . ПМИД   21336376 .
  22. ^ Мейн, Ж.-П.; Лауэ, К.; Кнаппе, Р.; Валленштейн, Р.; Фейер, ММ (2001). «Изготовление танталата лития с периодической поляризацией для генерации УФ-излучения диодными лазерами». Прикладная физика Б . 73 (2): 111–114. Бибкод : 2001ApPhB..73..111M . дои : 10.1007/s003400100623 . S2CID   119763435 .
  23. ^ Грилли, Симонетта; Ферраро, Пьетро; Де Натале, Паоло; Тирибилли, Бруно; Вассалли, Массимо (2005). «Поверхностные наноразмерные периодические структуры в конгруэнтном ниобате лития, полученные путем формирования рисунка с обращением доменов и дифференциального травления» . Письма по прикладной физике . 87 (23): 233106. Бибкод : 2005ApPhL..87w3106G . дои : 10.1063/1.2137877 .
  24. ^ Ферраро, П.; Грилли, С. (2006). «Модуляция толщины рисунка резиста для управления размером и глубиной субмикронных обращенных доменов в ниобате лития». Письма по прикладной физике . 89 (13): 133111. Бибкод : 2006ApPhL..89m3111F . дои : 10.1063/1.2357928 .
  25. ^ Юндт, Дитер Х. (1997). «Температурно-зависимое уравнение Селлмейера для показателя преломления в конгруэнтном ниобате лития». Optics Letters . 22 (20): 1553–1555. Bibcode : 1997OptL...22.1553J . doi : 10.1364/OL.22.001553 . PMID   18188296 .
  26. ^ Дэн, Л.Х.; Гао, XM; Цао, З.С.; Чен, В.Д.; Юань, YQ; Чжан, WJ; Гонг, ЗБ (2006). «Усовершенствование уравнения Селлмейера для кристалла LiNbO 3 с периодической поляризацией с использованием генерации разностной частоты в среднем инфракрасном диапазоне». Оптические коммуникации . 268 (1): 110–114. Бибкод : 2006OptCo.268..110D . дои : 10.1016/j.optcom.2006.06.082 .
  27. ^ Гейер, О.; Сакс, З.; Галун, Э.; Арье, А. (2008). , легированного MgO «Уравнения показателя преломления, зависящие от температуры и длины волны, для конгруэнтного и стехиометрического LiNbO 3 ». Прил. Физ. Б. 91 (2): 343–348. Бибкод : 2008ApPhB..91..343G . дои : 10.1007/s00340-008-2998-2 . S2CID   195290628 .

Цитируемые источники

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 59c6acacb08ceb5379cc6e78f76312e1__1715793960
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/59/e1/59c6acacb08ceb5379cc6e78f76312e1.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Lithium niobate - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)