[發(fā)明專利]一種硅酸鎵鋇鈮晶體及其制備方法和用途

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710173617.3
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN101275277A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭燕青;孔海寬;施爾畏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C30B29/34
• 分類號: C30B29/34;C30B15/00
• 代理公司: 暫無信息
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硅酸鎵鋇鈮晶體及其制備方法和用途，屬于壓電晶體領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聲表面波器件(Surface?Acoustic?Waves，SAW)是壓電晶體在電子應(yīng)用方面最重要的器件。聲表面波器件具有尺寸小、性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)、動態(tài)范圍大、能實現(xiàn)多種復(fù)雜信號處理等優(yōu)點，大量應(yīng)用于民用技術(shù)領(lǐng)域。近年來，隨著半導(dǎo)體工藝水平提高，高頻聲表面波器件與諧振器生產(chǎn)已成為可能，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，幾乎覆蓋了全部通信領(lǐng)域。例如，自上世紀(jì)80年代后期起，SAW器件在移動通信領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。

α-石英晶體是“古老”的壓電晶體，是SAW器件最廣泛使用的基片材料，它具有頻率溫度系數(shù)為零、能力流動角為零、高Q值切型等特點，用作高穩(wěn)定窄帶濾波器與諧振器基片。近年來，由于通信(尤其是移動通信)領(lǐng)域快速發(fā)展，對α-石英晶體及器件的需求不斷增加。

鈮酸鋰晶體(LiNbO₃)是另一種用于SAW器件基片的壓電晶體材料。它最突出的特點是具有高的機(jī)電耦合系數(shù)，可用作寬帶低插損濾波器基片，但是頻率溫度穩(wěn)定性能差是制約其應(yīng)用的最大瓶頸。

近年來，隨著電子通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展，尤其是移動通信終端設(shè)備從2G向2.5G、3G過渡，迫使研究人員尋找綜合壓電性能優(yōu)于α-石英晶體的新型壓電晶體材料。法國電信中心Bagneux實驗室，俄羅斯科學(xué)院晶體研究所等均開展了新型壓電晶體研究，包括新型壓電晶體生長、性能表征與相關(guān)器件開發(fā)。

硅酸鎵鑭晶體(La₃Ga₅SiO₁₄，LGS)是近年來備受關(guān)注的新型壓電晶體，其具有壓電系數(shù)大(α-石英的2～3倍)、機(jī)電耦合系數(shù)高(α-石英的2～3倍)、存在零頻率溫度系數(shù)的切型、高溫?zé)o相變等優(yōu)點。該晶體屬三方晶系，32點群，空間群P321。該晶體結(jié)構(gòu)中包含4種不同的陽離子位，稱為A、B、C、D四種晶格位置，見附圖1。其中A位陽離子處于由8個氧離子構(gòu)成的十面體中心位置，B位陽離子處于由6個氧離子構(gòu)成的八面體中心位置，C位和D位陽離子分別處于由4個氧離子構(gòu)成的四面體中心位置，D位陽離子所在四面體略小于C位陽離子所在四面體。所以La₃Ga₅SiO₁₄晶體結(jié)構(gòu)又被表述為A₃BC₃D₂O₁₄。在La₃Ga₅SiO₁₄晶體中，La³⁺占據(jù)A位，Ga³⁺分別占據(jù)著B位和C位，同時與Si⁴⁺“混合”占據(jù)著D位，即D位是由Ga³⁺和Si⁴⁺共同隨機(jī)占據(jù)的。這種D位離子的隨機(jī)性直接影響了晶體成分的均一性，故而不利于晶體性能的穩(wěn)定性，所以La₃Ga₅SiO₁₄晶體被稱之為是無序的。在La₃Ga₅SiO₁₄晶體的這種結(jié)構(gòu)中，A、B、C、D位四種陽離子能被其它離子替換，形成多達(dá)一百多種的硅酸鎵鑭異質(zhì)同構(gòu)體化合物。近年來，為了探索性能更優(yōu)異且容易生長的壓電晶體，人們對硅酸鎵鑭的異質(zhì)同構(gòu)體化合物也開展了廣泛的研究，已報到的晶體包括La₃Nb_0.5Ga_5.5O₁₄(LGN)、La₃Ta_0.5Ga_5.5O₁₄(LGT)、Sr₃NbGa₃Si₂O₁₄(SNGS)、Sr₃TaGa₃Si₂O₁₄(STGS)、Ca₃NbGa₃Si₂O₁₄(CNGS)和Ca₃TaGa₃Si₂O₁₄(CTGS)等。