[發明專利]一種大尺寸X軸或Y軸摻鎂鈮酸鋰單晶極化裝置及方法

有效

• 申請號: 202210001980.1
• 申請日: 2022-01-04
• 公開（公告）號: CN114318539B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 夏鈺坤;夏宗仁;夏文英;張婷
• 申請（專利權）人: 江西勻晶光電技術有限公司
• 主分類號: C30B29/30
• 分類號: C30B29/30;C30B33/04
• 代理公司: 南昌合達信知識產權代理事務所(普通合伙) 36142
• 代理人: 毛毛

一種大尺寸X軸或Y軸摻鎂鈮酸鋰單晶極化裝置，包括：極化爐，用于摻鎂鈮酸鋰單晶的極化；坩堝，內置于極化爐，作為極化容器；弧形負電極、弧形正電極，相對設置且分別連接有引出線引出至極化爐外；摻鎂鈮酸鋰單晶，立放于坩堝內且處于弧形負電極、弧形正電極所圍的柱面空間內；所述坩堝、弧形負電極、弧形正電極、摻鎂鈮酸鋰單晶之間填充LN晶粉。本發明采用立放的方式取代現有的臥放方式，避免了極化過程中可能出現的各種極化失敗的風險，使得摻鎂鈮酸鋰單晶單疇化完全，成功率高。

技術領域

本發明涉及摻鎂鈮酸鋰單晶極化領域，具體涉及一種大尺寸X軸或Y軸摻鎂鈮酸鋰單晶極化裝置及方法。

背景技術

摻鎂鈮酸鋰單晶是一種優良的多功能單晶材料，相比傳統鈮酸鋰(LiNbO3)具有更高的抗激光損傷閾值、更低的極化反轉電壓、更低的體電阻率以及更寬的通光范圍等顯著優勢。現有的摻鎂鈮酸鋰單晶尺寸主要是3英寸、4英寸，尺寸有限，隨著IT器件的半導體平面工藝的進一步集成、器件的頻率的進一步提高，要求單晶片在大尺寸高精度的平面工藝設備上流片，隨即對摻鎂鈮酸鋰的晶棒直徑提出了更高的要求，6-12英寸規格甚至更高規格的摻鎂鈮酸鋰單晶片將成為主流尺寸規格。

摻鎂鈮酸鋰單晶制備工藝中必須的環節是極化，利用極化技術，在摻鎂鈮酸鋰單晶中構造出具有相反極化方向的極化區域，從而在鈮酸鋰晶體中形成疇壁結構。

現有技術采用的方法是把X切摻鎂鈮酸鋰單晶圓柱平躺，下側平躺在負電極上，下側與負電極間填有LN(鈮酸鋰)晶粉，上側采用LN晶粉拌有膠水與正電極粘在一起，再放入極化爐中，升至居里溫度以上，施加電場進行極化。但現有技術存在以下缺點：1)高溫時晶粉(上側與正電極間的晶粉)粉化，導致晶粉堆塌崩，正電極翻倒，導致極化失敗；2)大尺寸單晶體重大，重壓之下，負電極易發生電腐蝕，同時發熱而熔蝕下側面，導致晶體開裂。

發明內容

根據背景技術提出的問題，本發明提供一種大尺寸X軸或Y軸摻鎂鈮酸鋰單晶極化裝置及方法來解決，接下來對本發明做進一步地闡述。

一種大尺寸X軸或Y軸摻鎂鈮酸鋰單晶極化裝置，包括：

極化爐，用于摻鎂鈮酸鋰單晶的極化；

坩堝，內置于極化爐，作為極化容器；

弧形負電極、弧形正電極，相對設置且分別連接有引出線引出至極化爐外；

摻鎂鈮酸鋰單晶，立放于坩堝內且處于弧形負電極、弧形正電極所圍的柱面空間內；

所述坩堝、弧形負電極、弧形正電極、摻鎂鈮酸鋰單晶之間填充LN晶粉。

可選地，所述坩堝采用高溫狀態下保持絕緣且不與LN晶粉發生化學反應的氧化鈮坩堝。

可選地，所述坩堝采用圓柱狀，所述摻鎂鈮酸鋰單晶同軸設置于坩堝內部；保證摻鎂鈮酸鋰單晶受熱均勻。

可選地，所述坩堝包括一堝底和兩半圓側壁，所述的兩半圓側壁通過耐溫絲綁定固定而放置于堝底上。采用此種結構和安裝方式，摻鎂鈮酸鋰單晶可直接平移至坩堝內，剩余了在垂直空間內的升降操作，降低了垂直空間的安裝要求。

可選地，所述弧形負電極、弧形正電極與摻鎂鈮酸鋰單晶的兩個Z面對齊。

可選地，所述堝底的外邊緣設置有豎向凸起的凸緣部，所述半圓側壁放置于凸緣部上。所述凸緣部的作用除了承載兩半圓側壁外，還可與堝底形成預灌裝LN晶粉的底腔，預灌裝LN晶粉時采用過量灌裝的方式，通過以刮板劃過凸緣部頂面的方式即可得到平整的LN晶粉層。

可選地，所述LN晶粉為富鈮摻鎂鈮酸鋰晶粉，摻鎂3～6mol％，Li/Nb為48:38/51.62。

一種基于大尺寸X軸或Y軸摻鎂鈮酸鋰單晶極化裝置的極化方法，包括以下步驟：