Lityum niobat - Lithium niobate

Lityum niobat
Linbo3 birligi Cell.png
LiNbO3.png
__ Li+     __ Nb5+     __ O2−
Ismlar
Boshqa ismlar
Lityum niyobiy oksidi, lityum niyobiy trioksidi
Identifikatorlar
3D model (JSmol )
ChemSpider
ECHA ma'lumot kartasi100.031.583 Buni Vikidatada tahrirlash
Xususiyatlari
LiNbO3
Molyar massa147,846 g / mol
Tashqi ko'rinishirangsiz qattiq
Zichlik4.65 g / sm3 [1]
Erish nuqtasi 1,257 ° C (2,295 ° F; 1,530 K)[1]
Yo'q
Tarmoq oralig'i4 ev
no 2.30, ne 2.21[2]
Tuzilishi
trigonal
R3c
3m (C3v)
Xavf
O'lim dozasi yoki konsentratsiyasi (LD, LC):
LD50 (o'rtacha doz )
8000 mg / kg (og'iz, kalamush)[3]
Boshqacha ko'rsatilmagan hollar bundan mustasno, ulardagi materiallar uchun ma'lumotlar keltirilgan standart holat (25 ° C [77 ° F], 100 kPa da).
☒N tasdiqlang (nima bu tekshirishY☒N ?)
Infobox ma'lumotnomalari

Lityum niobat (LiNbO3) tabiiy ravishda mavjud emas tuz iborat niobiy, lityum va kislorod. Uning yagona kristallari optik to'lqin qo'llanmalari, mobil telefonlar, piezoelektrik sensorlar, optik modulyatorlar va boshqa har xil chiziqli va chiziqli bo'lmagan optik dasturlar uchun muhim materialdir.[4] Lityum niobat ba'zan tovar nomi bilan ataladi linobat.[5]

Xususiyatlari

Lityum niobat rangsiz qattiq moddadir va u suvda erimaydi. Unda trigonal kristalli tizim etishmayotgan inversiya simmetriyasi va displeylar elektr energiyasi, Cho'ntaklar effekti, pyezoelektrik effekt, foto elastiklik va chiziqli bo'lmagan optik qutblanuvchanlik. Lityum niobat salbiy bir ekssialga ega ikki tomonlama buzilish bu biroz bog'liqdir stexiometriya va harorat bo'yicha 350 dan 5200 gacha bo'lgan to'lqin uzunliklari uchun shaffofdir nanometrlar.

Lityum niobatni qo'shib qo'yish mumkin magniy oksidi, bu optik shikastlanishga qarshilikni oshiradi (fotorefraktiv shikastlanish deb ham ataladi) optik shikastlanish chegarasi. Boshqa mavjud dopantslar Fe, Zn, Hf, Cu, Gd, Er, Y, Mn va B.

O'sish

Yagona kristallar lityum niobatni yordamida etishtirish mumkin Czochralskiy jarayoni.[6]

Z-kesimli, bitta kristalli lityum niobatli gofret

Kristal o'stirilgandan so'ng, u turli yo'nalishdagi gofretlarga bo'linadi. Umumiy yo'nalishlar - bu Z-kesilgan, X-kesilgan, Y-kesilgan va oldingi o'qlarning burilgan burchaklari bilan kesilgan.[7]

Nanozarralar

Nanozarralar lityum niobat va niobium pentoksid past haroratda ishlab chiqarilishi mumkin.[8] To'liq protokol LiH tomonidan NbCl kamayishini nazarda tutadi5 dan so'ng joyida o'z-o'zidan oksidlanib, past valentli niobiyum nano-oksidlarga aylanadi. Ushbu niobiy oksidlari havo atmosferasiga ta'sir qiladi va natijada sof Nb hosil bo'ladi2O5. Nihoyat, barqaror Nb2O5 litiy niobat LiNbO ga aylantiriladi3 LiH ortiqcha miqdorini boshqariladigan gidroliz paytida nanozarralar.[9] Diametri taxminan 10 nm bo'lgan lityum niobatning sferik nanopartikullarini mezoporozli kremniy matritsasini LiNO ning suvli eritmasi aralashmasi bilan singdirish orqali tayyorlash mumkin.3 va NH4NbO (C2O4)2 keyin infraqizil pechda 10 minut isitiladi.[10]

Ilovalar

Lityum niobat telekommunikatsiya bozorida keng qo'llaniladi, masalan. yilda mobil telefonlar va optik modulyatorlar.[11] Bu ishlab chiqarish uchun tanlangan materialdir sirt akustik to'lqin qurilmalar. Ba'zi foydalanish uchun uni almashtirish mumkin lityum tantalat, LiTaO3. Boshqa foydalanish turlari mavjud lazer chastotani ikki baravar oshirish, chiziqli bo'lmagan optika, Hujayralarni cho'ntaklar, optik parametrli osilatorlar, Q-almashtirish lazer uchun moslamalar va boshqalar akusto-optik qurilmalar, optik kalitlar gigagerts chastotalari va boshqalar uchun ishlab chiqarish uchun ajoyib materialdir optik to'lqin qo'llanmalari. Bundan tashqari, u optik fazoviy past o'tkazishda (begonalashtirish ) filtrlar.

So'nggi bir necha yil ichida lityum niobat o'zgacha dasturlarni elektrostatik pinset sifatida topmoqda, yondashuv optoelektronik pinset deb ataladi, chunki bu ta'sir engil qo'zg'alishni talab qiladi.[12][13] Ushbu effekt mikrometr miqyosidagi zarralarni yuqori darajada egiluvchanligi bilan nozik manipulyatsiya qilishga imkon beradi, chunki pimirlash harakati yoritilgan maydon bilan cheklangan. Ta'sir yoritilgan nuqta ichida yorug'lik ta'sirida (1-100 kV / sm) hosil bo'lgan juda yuqori elektr maydonlariga asoslangan. Ushbu intensiv maydonlar biofizika va biotexnologiyada ham o'z dasturlarini topmoqda, chunki ular tirik organizmlarga turli xil ta'sir ko'rsatishi mumkin.[14] Masalan, ko'rinadigan yorug'lik bilan qo'zg'atilgan temir aralashtirilgan lityum niobat o'simta hujayralari madaniyatida hujayra o'limini keltirib chiqarishi isbotlangan.[15]

Vaqti-vaqti bilan tozalangan lityum niobat (PPLN)

Vaqti-vaqti bilan tozalangan lityum niobat (PPLN) asosan erishish uchun ishlatiladigan domen tomonidan ishlab chiqarilgan lityum niobat kristalidir yarim fazaga mos kelish yilda chiziqli bo'lmagan optika. The ferroelektrik domenlari muqobil ravishda + v va −c yo'nalish, odatda 5 dan 35 gacha bo'lgan davr bilan µm. Ushbu oraliqning qisqa davrlari uchun foydalaniladi ikkinchi harmonik avlod, uzoqroq bo'lganlar uchun optik parametrli tebranish. Vaqti-vaqti bilan poling vaqti-vaqti bilan tuzilgan elektrod bilan elektr poling orqali erishish mumkin. Kristallni boshqariladigan isitilishi aniq sozlash uchun ishlatilishi mumkin fazalarni moslashtirish dispersiyaning harorat bilan ozgina o'zgarishi tufayli muhitda.

Vaqti-vaqti bilan polinglashda lityum niobatning chiziqli bo'lmagan tensorining eng katta qiymati d ishlatiladi33 = Kechki 27 / V. Yarim fazali taaluq maksimal d ning 2 / π (64%) bo'lgan maksimal samaradorligini beradi33, taxminan 17:00 / V.[16]

Uchun ishlatiladigan boshqa materiallar davriy poling keng tarmoqli oralig'i kabi noorganik kristallar KTP (ni natijasida vaqti-vaqti bilan polklangan KTP, PPKTP ), lityum tantalat va ba'zi organik materiallar.

Sirt hosil qilish uchun davriy poling texnikasidan ham foydalanish mumkin nanostrukturalar.[17][18]

Biroq, past fotoreaktiv shikastlanish chegarasi tufayli PPLN faqat cheklangan dasturlarni topadi: juda past quvvat darajalarida. MgO-doplangan lityum niobat vaqti-vaqti bilan polosali usul bilan ishlab chiqariladi. Shuning uchun vaqti-vaqti bilan parchalanadigan MgO-doplangan lityum niobat (PPMgOLN) dasturni o'rtacha quvvat darajasiga qadar kengaytiradi.

Sellmayer tenglamalari

The Sellmayer tenglamalari Favqulodda indeks uchun polazali moslashtirish uchun poling davri va taxminiy haroratni topish uchun foydalaniladi. Jundt[19] beradi

0,4 dan 5 gacha bo'lgan to'lqin uzunligi uchun 20 dan 250 ° C gacha amal qiladi mikrometrlar, uzoqroq to'lqin uzunligi uchun,[20]

uchun amal qiladi T = 25 dan 180 ° C gacha, to'lqin uzunligi 2. uchun 2,8 dan 4,8 mikrometrgacha.

Ushbu tenglamalarda f = (T − 24.5)(T + 570.82), λ mikrometrlarda va T ° C da.

Odatda MgO-doped uchun odatiy va favqulodda indeks uchun LiNbO3:

,

bilan:

Parametrlar5% MgO-dopingli CLN1% MgO-qo'shilgan SLN
nenone
a15.7565.6535.078
a20.09830.11850.0964
a30.20200.20910.2065
a4189.3289.6161.16
a512.5210.8510.55
a61.32×10−21.97×10−21.59×10−2
b12.860×10−67.941×10−74.677×10−7
b24.700×10−83.134×10−87.822×10−8
b36.113×10−8−4.641×10−9−2.653×10−8
b41.516×10−4−2.188×10−61.096×10−4

muvofiqlik uchun LiNbO3 (CLN) va stoxiometrik LiNbO3 (SLN).[21]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b Texnik varaq Crystal Technology, Inc.
  2. ^ "Luxpop". Olingan 18 iyun, 2010. (Qiymati nD.= 589,2 nm, 25 ° C.)
  3. ^ "ChemIDplus - 12031-63-9 - PSVBHJWAIYBPRO-UHFFFAOYSA-N - Lityum niobat - Shu kabi tuzilmalarni qidirish, sinonimlar, formulalar, manbalar havolalari va boshqa kimyoviy ma'lumotlar".
  4. ^ Vays, R. S .; Gaylord, T. K. (1985). "Lityum Niobat: jismoniy xususiyatlar va kristalli tuzilish haqida qisqacha ma'lumot". Amaliy fizika A: Materialshunoslik va ishlov berish. 37 (4): 191–203. doi:10.1007 / BF00614817.
  5. ^ Stayler, D.L .; Amodei, J.J. (1972). "LiNbO-da termal sobit gologrammalar3". Ferroelektriklar. 3: 107–113. doi:10.1080/00150197208235297.ichida ko'rilgan Ha, Pochi; Gu, Kler, tahrir. (1995). Fotorefraktiv chiziqli bo'lmagan optika bo'yicha muhim hujjatlar. Jahon ilmiy. p. 182. ISBN  9789814502979.
  6. ^ Volk, Tatyana; Vulk, Manfred (2008). Lityum niobat: nuqsonlar, fotorefraktsiya va elektroelektrni almashtirish. Springer. 1-9 betlar. doi:10.1007/978-3-540-70766-0. ISBN  978-3-540-70765-3.
  7. ^ Vong, K. K. (2002). Lityum niobatning xususiyatlari. London, Buyuk Britaniya: INSPEC. p. 8. ISBN  0 85296 799 3.
  8. ^ Grange, R .; Choi, JV .; Xsie, KL.; Pu, Y .; Magrez, A .; Smajda, R .; Forro, L .; Psaltis, D. (2009). "Lityum niobat nanotarmoqlari: sintezi, optik xususiyatlari va manipulyatsiyasi". Amaliy fizika xatlari. 95 (14): 143105. Bibcode:2009ApPhL..95n3105G. doi:10.1063/1.3236777. Arxivlandi asl nusxasi 2016-05-14.
  9. ^ Aufray M, Menuel S, Fort Y, Eschbach J, Ruxel D, Vinsent B (2009). "Nanozlangan niyobium oksidlari va litiy niobat zarralarining yangi sintezi va ularni XPS tahlili bilan tavsiflash". Nanologiya va nanotexnologiya jurnali. 9 (8): 4780–4789. CiteSeerX  10.1.1.465.1919. doi:10.1166 / jnn.2009.1087.
  10. ^ Grigas, A; Kaskel, S (2011). "LiNbO sintezi3 mezoporozli matritsadagi nanozarralar ". Beylstein Nanotexnologiya jurnali. 2: 28–33. doi:10.3762 / bjnano.2.3. PMC  3045940. PMID  21977412.
  11. ^ Toney, Jeyms (2015). Lityum niobat fotonikasi. Artech uyi. ISBN  978-1-60807-923-0.
  12. ^ Carrascosa M, García-Cabanes A, Jubera M, Ramiro JB va Agulló-Lopes F. LiNbO3: nano-ob'ektlarni massiv parallel ravishda manipulyatsiya qilish va naqshlash uchun fotovoltaik substrat. Amaliy fizika sharhlari 2: 040605 0 (2015) .doi: 10.1063 / 1.4929374
  13. ^ García-Cabanes A, Blazquez-Castro A, Arizmendi L, Agulló-López F va Carrascosa M. Lityum Niobatga asoslangan fotovoltaik optoelektronik pinsetlarda so'nggi yutuqlar. Kristallar 8: 65 (2018) .doi: 10.3390 / cryst8020065
  14. ^ Blazquez-Castro A, García-Cabañes A va Carrascosa M. Ferroelektrik materiallarning biologik qo'llanilishi. Amaliy fizika sharhlari 5: 041101 (2018) .doi: 10.1063 / 1.5044472
  15. ^ Blazquez-Castro A, Stockert JC, Lopez-Arias B, Juarranz A, Agulló-López F, García-Cabanes A va Carrascosa M. O'simta hujayralarining o'limi asosiy sabab. fotovoltaik effekt LiNbO3: Fe ko'rinadigan nurli nurlanish ostida. Fotokemiyal va fotobiologik fanlar 10: 956-963 (2011) .doi: 10.1039 / c0pp00336k
  16. ^ Meyn, J.-P .; Laue, C .; Knappe, R .; Valenshteyn, R .; Feyer, M.M. (2001). "Diyot lazerlari yordamida ultrabinafsha hosil qilish uchun vaqti-vaqti bilan parchalanadigan litiy tantalatini ishlab chiqarish". Amaliy fizika B. 73 (2): 111–114. doi:10.1007 / s003400100623.
  17. ^ S. Grilli; P. Ferraro; P. De Natale; B. Tiribilli; M. Vassalli (2005). "Dvigatelni teskari naqshlash va differentsial o'yma bilan mos keladigan lityum niobatdagi sirt nanoskali davriy tuzilmalar". Amaliy fizika xatlari. 87 (23): 233106. Bibcode:2005ApPhL..87w3106G. doi:10.1063/1.2137877.
  18. ^ P. Ferraro; S. Grilli (2006). "Lityum niobatdagi submicron teskari domenlarning o'lchamlari va chuqurligini boshqarish uchun qarshilik chizig'ining qalinligini modulyatsiya qilish". Amaliy fizika xatlari. 89 (13): 133111. Bibcode:2006ApPhL..89m3111F. doi:10.1063/1.2357928.
  19. ^ Diter H. Jundt (1997). "Sinishi indeksi uchun haroratga bog'liq Sellmeier tenglamasi lityum niobatda ". Optik xatlar. 22 (20): 1553–5. Bibcode:1997 yil OpTL ... 22.1553J. doi:10.1364 / OL.22.001553. PMID  18188296.
  20. ^ LH Deng; va boshq. (2006). "Vaqti-vaqti bilan pollanganlar uchun Sellmayer tenglamasini takomillashtirish LiNbO3 o'rta infraqizil farqli chastotali avlod yordamida kristal ". Optik aloqa. 268 (1): 110–114. Bibcode:2006 yil OpCo.268..110D. doi:10.1016 / j.optcom.2006.06.082.
  21. ^ O.Gayer; va boshq. (2008). "MgO-dopingli mos keladigan va stokiyometrik LiNbO3 uchun harorat va to'lqin uzunligiga bog'liq bo'lgan sinishi ko'rsatkichlari tenglamalari". Qo'llash. Fizika. B. 91 (2): 343–348. Bibcode:2008ApPhB..91..343G. doi:10.1007 / s00340-008-2998-2.

Qo'shimcha o'qish

  • Ferraro, Pietro; Grilli, Simonetta; De Natale, Paolo, nashr. (2009). Fotonik dasturlar uchun ferroelektrik kristallar, shu jumladan nanosajli ishlab chiqarish va tavsiflash usullari. Materialshunoslikda Springer seriyasi. 91. doi:10.1007/978-3-540-77965-0. ISBN  978-3-540-77963-6.

Tashqi havolalar