니오브산 리튬
Lithium niobate이름 | |
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기타 이름 산화리튬니오브, 삼산화리튬니오브 | |
식별자 | |
3D 모델(JSmol) | |
켐스파이더 | |
ECHA 정보 카드 | 100.031.583 |
PubChem CID | |
CompTox 대시보드 (EPA ) | |
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특성. | |
LiNbO3 | |
몰 질량 | 147.846 g/g |
외모 | 무색 고체 |
밀도 | 4.65 g/cm3 [1] |
녹는점 | 1,257 °C (2,295 °F, 1,530 K)[1] |
없음. | |
밴드갭 | 4 eV |
굴절률(nD) | no 2.30, ne 2.21[2] |
구조. | |
삼각형의 | |
R3c | |
3m(C3v) | |
위험 요소 | |
치사량 또는 농도(LD, LC): | |
LD50(중간선량) | 8000 mg/kg (구강, 쥐)[3] |
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다. |
니오브산리튬(LiNbO3)는 니오브, 리튬, 산소로 이루어진 비자연적인 소금이다.단결정체는 광도파관, 휴대전화, 압전센서, 광변조기 및 기타 다양한 선형 및 비선형 광학적 [4]용도에 중요한 재료입니다.니오베이트 리튬은 리노베이트라는 [5]상표명으로 불리기도 합니다.
특성.
니오브산 리튬은 무색의 고체이며 물에 녹지 않는다.반전 대칭이 결여된 삼각 결정계를 가지고 있으며 강유전체, 포켈스 효과, 압전 효과, 광탄성, 비선형 광학 분극성을 보여줍니다.니오브산 리튬은 음의 단축 복굴절을 가지며, 이는 결정의 화학량 및 온도에 따라 약간 달라진다.그것은 350나노미터에서 5200나노미터 사이의 파장에 대해 투명하다.
니오베이트 리튬은 산화마그네슘에 의해 도핑될 수 있습니다.산화마그네슘은 광학적 손상 임계값 이상으로 도핑되면 광학적 손상(광굴절 손상이라고도 함)에 대한 내성을 높입니다.다른 사용 가능한 도판트로는 철, 아연, 하프늄, 구리, 가돌리늄, 엘비움, 이트륨, 망간, 붕소가 있다.
성장
니오브산리튬의 단결정은 Czochralski [6]공정을 사용하여 배양할 수 있다.
결정이 성장한 후 다른 방향의 웨이퍼로 슬라이스됩니다.일반적인 방향은 Z-컷, X-컷, Y-컷 및 이전 [7]축의 회전 각도를 가진 절단입니다.
박막
박막 리튬 니오브산염(광학 도파 가이드용 등)은 스마트 컷(이온 슬라이싱) 프로세스[8][9] 또는 MOCVD [10]프로세스를 사용하여 사파이어 및 기타 기판에 전사 또는 성장시킬 수 있습니다.이 기술은 리튬 니오베이트 온 인슐레이터(LNOI)[11]로 알려져 있다.
나노 입자
니오브산리튬과 오산화니오브나노입자를 [12]저온에서 제조할 수 있다.완전한 프로토콜은 LiH 유도 NbCl의5 환원을 의미하며, 그 후 자연 산화가 저가의 니오브 나노 산화물로 이루어진다.이러한 니오브 산화물은 공기 대기에 노출되어 순수한 NbO를25 생성합니다.마지막으로 안정 NbO는25 LiH [13]초과분의 가수분해 제어 중에 리튬 니오베이트 LiNbO3 나노입자로 변환된다.LiNO와3 NHNbO4(CO24)2 수용액의 혼합물에 중공성 실리카 매트릭스를 함침시킨 후 적외로에 [14]10분간 가열함으로써 직경 약 10nm의 구형 니오베이트 나노입자를 만들 수 있다.
적용들
니오베이트 리튬은 휴대전화 및 광변조기와 [15]같은 통신 시장에서 광범위하게 사용됩니다.전자-기계 결합이 크기 때문에 표면 음파 소자에 적합한 재료입니다.일부 용도에서는 탄탈산 리튬, LiTaO로3 대체할 수 있습니다.다른 용도로는 레이저 주파수 더블링, 비선형 광학, Pockels 셀, 광파라미터 발진기, 레이저용 Q 스위칭 장치, 기타 음향 광학 장치, 기가헤르츠 주파수용 광 스위치 등이 있습니다.광도파로 제조에 뛰어난 재료입니다.또한 광학 공간 로우패스(안티 에일리어싱) 필터 제작에도 사용됩니다.
지난 몇 년 동안 니오베이트 리튬은 전기 핀셋의 일종으로 응용되고 있습니다. 이 접근법은 광전자 핀셋이라고 알려져 있습니다. 광전자 핀셋은 [16][17]빛의 들뜸을 필요로 하기 때문입니다.이 효과를 통해 트위징 동작이 조명 영역으로 제한되므로 높은 유연성으로 마이크로미터 크기의 입자를 미세하게 조작할 수 있습니다.효과는 조명 지점 내에서 빛 노출(1–100 kV/cm) 동안 발생하는 매우 높은 전기장에 기초한다.이러한 집중적인 분야는 생물물리학이나 생명공학에서도 응용되고 있는데, 다양한 방법으로 [18]생물에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.예를 들어 가시광선으로 흥분한 철 도프 니오브산 리튬은 종양 세포 [19]배양에서 세포 사멸을 일으키는 것으로 나타났다.
주기적 극성 니오브산 리튬(PPLN)
주기적으로 폴링된 니오브산리튬(PPLN)은 주로 비선형 광학에서 준위상 매칭을 달성하기 위해 사용되는 도메인 엔지니어링된 니오브산리튬 결정이다.강유전체 도메인은 +c 및 -c 방향을 번갈아 가리키며, 일반적으로 5 ~ 35µm의 주기를 가진다.이 범위의 짧은 주기는 2차 고조파 발생에 사용되며 긴 주기는 광파라미터 발진에 사용됩니다.주기적인 폴리싱은 주기적인 구조화된 전극을 사용한 전기 폴리싱을 통해 달성할 수 있습니다.결정의 제어된 가열은 온도에 따른 분산의 약간의 변화에 의해 매체 내의 위상 정합을 미세 조정하기 위해 사용될 수 있다.
주기적 폴리싱은 리튬 니오베이트의 비선형 텐서의 최대값인33 d = 27 pm/V를 사용한다.준위상 매칭은 d의 233/µ(64%)인 최대 효율을 약 17 pm/[20]V로 제공합니다.
이 밖에 KTP(KTP, PPKTP)와 같은 광대역 갭 무기 결정체, 탄탈산리튬, 일부 유기물 등이 사용됐다.
주기적인 폴리싱 기술은 표면 나노 [21][22]구조를 형성하기 위해서도 사용될 수 있다.
그러나 광굴절 손상 임계값이 낮기 때문에 PPLN은 매우 낮은 전력 수준에서 제한된 애플리케이션만 찾습니다.정기적으로 폴리싱하는 방법으로 MgO 도프된 니오브산 리튬을 제조한다.따라서 주기적으로 폴링된 MgO 도프된 니오브산 리튬(PPMGOLN)은 응용 프로그램을 중간 수준의 전력 수준으로 확장합니다.
셀마이어 방정식
이상 지수에 대한 셀마이어 방정식은 준 위상 매칭을 위한 폴링 기간과 근사 온도를 구하는 데 사용됩니다.쥔트가[23] 주다
0.4~5마이크로미터 파장의 경우 20~250°C에서 유효하지만, 더 긴 [24]파장의 경우,
이는 T = 25 ~ 180 °C, 2.8 ~ 4.8 마이크로미터 사이의 파장에 유효합니다.
이 공식에서 f = (T - 24.5)(T + 570.82)는 마이크로미터 단위이고 T는 °C 단위입니다.
일반적으로 MgO 도프된 LiNbO의3 일반 및 특별 지수:
2 1 + + + f 2 -( 3 + 3 ) + + f 2 - 2 - 2 2 \ \ style { { \ } \ 2 \ ( style { n } \ _ { n } \ a f + { } + b _ { b _ { b _ { } + { b _ { b _ { b _ { b _ { b _ { b _ { b _ { b _ { }f }
포함:
파라미터 | 5% MgO 도프 CLN | 1% MgO 도프 SLN | |
---|---|---|---|
ne | no | ne | |
a1 | 5.756 | 5.653 | 5.078 |
a2 | 0.0983 | 0.1185 | 0.0964 |
a3 | 0.2020 | 0.2091 | 0.2065 |
a4 | 189.32 | 89.61 | 61.16 |
a5 | 12.52 | 10.85 | 10.55 |
a6 | 1.32×10−2 | 1.97×10−2 | 1.59×10−2 |
b1 | 2.860×10−6 | 7.941×10−7 | 4.677×10−7 |
b2 | 4.700×10−8 | 3.134×10−8 | 7.822×10−8 |
b3 | 6.120×10−8 | - 4.641×10−9 | - 2.653×10−8 |
b4 | 1.516×10−4 | −2.188×10−6 | 1.096×10−4 |
합치 LiNbO3(CLN) 및 스토키오메트릭3 LiNbO(SLN)[25]의 경우.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
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추가 정보
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