[發明專利]一種鉭鈮酸鉀單晶基片元件的加工制作方法

有效

• 申請號: 202010563920.X
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111775354B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 王旭平;吳豐年;陳芙迪;邱程程;劉冰;張飛;楊程凱
• 申請（專利權）人: 山東省科學院新材料研究所
• 主分類號: B28D5/00
• 分類號: B28D5/00;B28D5/04;B28D5/02;B28D7/00;B28D7/04;B24B1/00;B24B37/24;H01S3/10
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1.一種鉭鈮酸鉀單晶基片元件的加工制作方法，所述鉭鈮酸鉀KTa_1-xNb_xO₃即KTN晶體中Nb組分為0x1，晶相為立方、四方或正交，摻雜離子為Cu、Fe、Sn、Ti、Li、Na、Mn單摻或混合多摻的KTa_1-xNb_xO₃或M:KTa_1-xNb_xO₃晶體，其特征在于：所述方法步驟主要包括：

(1)定向：根據KTN晶體結晶和生長學特性，其定向包括單晶結晶面定向和內部生長解理條紋定向；

(2)切割：以晶體的定向面為基準，采用金剛石切割工具切割出具有設計晶向和尺寸的晶片，切割尺寸誤差小于10μm，晶向誤差小于0.5；

(3)組方：選取與所加工KTN晶體硬度和彈性模量相近的玻璃或晶體作為夾具材料，根據晶體加工面的幾何尺寸設計夾具形狀與尺寸，并通過切割整形制作夾具；根據應用需求和晶片的居里溫度值，選擇石蠟或502粘合劑將晶體與夾具組合成加工方塊；

(4)研磨：在20-25℃、濕度為30-70％環境下，根據KTN晶體的硬度特性，使用磨料對方塊進行整形，并進行粗磨，細磨和精磨，精磨之后樣品粗糙度RMS在150μm以內，厚度均勻性≤2μm；所述的整形，粗磨，細磨和精磨磨料均可使用金剛砂、碳化硼或氧化鋁；

(5)拋光：在溫度為22±2℃，濕度為30-70％環境下，根據KTN晶體的機械化學性能，使用磨料粒度小于1μm的水基拋光液和拋光墊對精磨之后的晶體進行粗拋和精拋，精拋之后表面可實現無損傷，面型優于λ/8，均方根粗糙度小于1nm，上下表面平行度在5″以內；所述水基拋光液的磨料可為：金剛石或氧化鈰或二氧化硅；所述拋光墊可以為：聚氨酯拋光墊、無紡布拋光墊、絨布拋光墊、瀝青拋光墊；

(6)涂覆保護膜及卸盤：對精拋之后的加工表面在超凈工作臺內使用無塵布依次進行丙酮、酒精清洗之后，自流平或旋涂一層蟲膠漆片酒精溶液作為保護漆，其蟲膠漆片濃度為5wt％-20wt％，放置30min，晾干，再使用烤燈加熱至60-70℃熔融石蠟卸盤。

2.根據權利要求1所述的鉭鈮酸鉀單晶基片元件的加工制作方法，其特征在于：步驟(2)中所述切割工具為金剛石內圓或劃片或線切割機，切割線的線速度為1000-1500cm/s，切割進刀速度為4-8mm/min。

3.根據權利要求2所述的鉭鈮酸鉀單晶基片元件的加工制作方法，其特征在于：所述步驟(3)夾具材料為KTN晶體材料；所述晶片加工面積:夾具加工面面積＝1:50-1:2；所述步驟(5)中，粗拋采用聚氨酯拋光墊，精拋采用瀝青拋光墊。

4.根據權利要求3述的鉭鈮酸鉀單晶基片元件的加工制作方法，其特征在于：所述的晶片加工面積:夾具加工面積＝1:15-1:5。

5.根據權利要求4的鉭鈮酸鉀單晶基片元件的加工制作方法，其特征在于：所述步驟(5)中粗拋用自配的高效分散的酸性水基W0.8氧化鈰拋光液，成分包括：0.5wt％-5wt％W0.8氧化鈰微粉、55wt％-70wt％去離子水、0.2wt％-15wt％KMnO4、3wt％-10wt％乙二醇、0.1wt％-1wt％硝酸鉀、0-1wt％硝酸、0-1wt％氫氧化鉀、0.1wt％-2wt％聚丙烯酸。