12031-63-9
中文名稱
鈮酸鋰
英文名稱
LITHIUM NIOBATE
CAS
12031-63-9
EINECS 編號(hào)
234-755-4
分子式
LiNbO3
MDL 編號(hào)
MFCD00011080
分子量
147.85
MOL 文件
12031-63-9.mol
更新日期
2025/01/14 09:39:17
12031-63-9 結(jié)構(gòu)式
基本信息
中文別名
鈮酸鋰鈮
鈮酸鋰晶體
鈮酸鋰, 99.99%
鈮酸鋰, PURATRONIC|R, 99.9995% (METALS BASIS)
英文別名
LITHIUM METANIOBATELITHIUM NIOBATE
LITHIUM NIOBIUM OXIDE
lithiummethaniobate
lithiumniobate(v)
lithiumniobiumtrioxide
Niobate(1-),lithium-
Niobate(NbO3-1),lithium
niobate(nbo31-),lithium
niobate,lithium
niobiumlithiumoxide
Lithium niobate wafer
LITHIUM NIOBATE, 99.9% METALS BASIS
Lithium niobate, 99.99%
Lithiumniobate(99.9995%-Nb)PURATREM
lithium niobium oxide, puratronic
LITHIUM NIOBIUM OXIDE: 99.99%
Lithium niobium oxide, Puratronic(R), 99.9995% (metals basis)
Lithium niobium oxide: (Lithium niobate)
LITHIUM NIOBATE WAFER - 25mm X 1.0mm
所屬類別
無機(jī)化工產(chǎn)品: 無機(jī)鹽: 其他無機(jī)化合物物理化學(xué)性質(zhì)
外觀性狀鈮酸鋰晶體簡稱LN，屬三方晶系，鈦鐵礦型(畸變鈣鈦礦型)結(jié)構(gòu)。相對密度4.30，晶格常數(shù)α=0.5147 nm，c=1.3856 nm，熔點(diǎn)1240℃，莫氏硬度5，折射率n0=2.797，ne=2.208(λ=600 nm)，界電常數(shù)εs11=44，εs33=29．5，εT11=84，εT33=30，一次電光系數(shù)γ13=γ23=10×10-12m／V，γ33=32×10-12m／V．Γ22=-γ12=-γ61=6.8×10-12m／V，非線性系數(shù)d31=-6.3×10-12 m／V，d22=+3.6×10-12m／V，d33=-47×10-12m／V。鈮酸鋰是一種鐵電晶體，居里點(diǎn)1210℃，自發(fā)極化強(qiáng)度50×10-6C／cm2'。經(jīng)過畸化處理的鈮酸鋰晶體具有壓電、鐵電、光電、非線性光學(xué)、熱電等多性能的材料，同時(shí)具有光折變效應(yīng)。U
熔點(diǎn)1275°C
密度4,659 g/cm3
折射率2.3055 (457 nm 160℃)
形態(tài)粉末
顏色白色
水溶解性易溶于水。
晶系Three sides
空間群R3c
晶格常數(shù)
| a/nm | b/nm | c/nm | α/o | β/o | γ/o | V/nm3 |
| 0.514829 | 0.514829 | 1.38631 | 90 | 90 | 120 |
穩(wěn)定性穩(wěn)定的。與強(qiáng)氧化劑不相容。
CAS 數(shù)據(jù)庫12031-63-9(CAS DataBase Reference)
EPA化學(xué)物質(zhì)信息Lithium niobium oxide (LiNbO3) (12031-63-9)
應(yīng)用領(lǐng)域
用途一
在微波技術(shù)中用于調(diào)Q開關(guān)、光電調(diào)制、倍頻、光參量振蕩；摻加一定量的鐵和其他金屬雜質(zhì)的LN晶體，可用作全息記錄介質(zhì)材料。也用于相位調(diào)解器、相位光柵調(diào)解器、大規(guī)模集成光學(xué)系統(tǒng)。還廣泛用于紅外探測器、高頻寬道帶濾波器等。參考質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T-14843—93▼
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類別
直徑/mm
長度/mm
(11.0)x軸
40～110
＞60
(01.0)y軸
40～110
＞60
(08.1)z軸
40～110
＞60
(10.4)27.86°y軸
40～110
＞60
制備方法
方法一
提拉法以碳酸鋰、五氧化二鈮為原料制備鈮酸鋰：將碳酸鋰和五氧化二鈮放入鉑金坩堝中，沿(001)方向生長晶體。為得到優(yōu)質(zhì)無色透明圓柱體，必須在晶體生長的兩個(gè)方向的兩個(gè)端面的溫度略高于居里溫度時(shí)，再加一個(gè)適當(dāng)大小的電場，形成晶體后將晶體冷卻至室溫，即制得鈮酸鋰晶體。常見問題列表
概述
鈮酸鋰是鈮、鋰、氧的化合物，是一種自發(fā)極化大（室溫時(shí) 0.70 C/m2）的負(fù)性晶體，是目前發(fā)現(xiàn)的居里溫度最高（1210 ℃）的鐵電體。
特點(diǎn)
鈮酸鋰晶體有兩個(gè)特點(diǎn)尤為引人關(guān)注，一是鈮酸鋰晶體光電效應(yīng)多，具有包括壓電效應(yīng)、電光效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)、光折變效應(yīng)、光生伏打效應(yīng)、光彈效應(yīng)、聲光效應(yīng)等多種光電性能；二是鈮酸鋰晶體的性能可調(diào)控性強(qiáng)，這是由鈮酸鋰晶體的晶格結(jié)構(gòu)和豐富的缺陷結(jié)構(gòu)所造成，鈮酸鋰晶體的諸多性能可以通過晶體組分、元素?fù)诫s、價(jià)態(tài)控制等進(jìn)行大幅度調(diào)控。
另外鈮酸鋰晶體的物理化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定，易于加工，光透過范圍寬，具有較大的雙折射，而且容易制備高質(zhì)量的光波導(dǎo)，所以基于鈮酸鋰晶體的光調(diào)制器在長距離通信中有著無可比擬的優(yōu)勢——不僅具有很小的啁啾(chirp)效應(yīng)、高調(diào)制帶寬、良好消光比，而且穩(wěn)定性相當(dāng)優(yōu)越，是高速器件中佼佼者，因此被廣泛應(yīng)用于高速高帶寬的長距離通信中。
鈮酸鋰晶體
鈮酸鋰晶體是1965年由前蘇聯(lián)Fedulov和美國Ballman合成。歷經(jīng)四十多年的發(fā)展，鈮酸鋰不僅成為非常重要的非線性光學(xué)晶體，而且隨著化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體和準(zhǔn)相位匹配技術(shù)（QPM）的發(fā)展，仍然是目前非線性光學(xué)晶體研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。鈮酸鋰晶體常被簡寫作LN或LNB，熔點(diǎn)約1253℃，負(fù)單軸晶，三方晶系，透光波段0.4－5μm。鈮酸鋰集多種物理效應(yīng)于一身，具有壓電、電光、非線性、光電、光折變、雙折射、熱釋電和激光活性等效應(yīng)。
鈮酸鋰晶體制作的光波導(dǎo)基片、電光調(diào)Q開關(guān)、聲表面波器件、雙折射楔角片、超晶格結(jié)構(gòu)等，廣泛應(yīng)用在波導(dǎo)調(diào)制器、激光陀螺、調(diào)Q激光器、叉指濾波器、光隔離器、光環(huán)行器、光參量振蕩器等器件中，這些器件在光通訊、航空航天、軍工、電子行業(yè)及科學(xué)研究等領(lǐng)域占據(jù)重要的地位。
鈮酸鋰的結(jié)構(gòu)及物理屬性
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晶體結(jié)構(gòu):
Trigonal, Space group R3C, Point group 3m
單元參數(shù)
a=5.148Å , c=13.863 Å
熔點(diǎn)
1253°C
居里溫度
1140°C
莫斯硬度
5
密度
4.64 g/cm3
光學(xué)均勻性
~5x10-5/cm
透明度范圍
420nm-5200nm
吸收系數(shù)
~0.1%/cm@1064nm
光學(xué)特性
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透明度范圍
420-5200nm
光學(xué)均勻性
~ 5 x 10-5 /cm
1064nm的折射率
ne = 2.146, no = 2.220 @ 1300 nm
ne = 2.156, no = 2.232 @ 1064 nm
ne = 2.203, no = 2.286 @ 632.8 nm
ne = 2.156, no = 2.232 @ 1064 nm
ne = 2.203, no = 2.286 @ 632.8 nm
非線性系數(shù)
d33 = 86 x d36 (KDP)
d31 =11.6 x d36 (KDP)
d22 = 5.6 x d36 (KDP)
d31 =11.6 x d36 (KDP)
d22 = 5.6 x d36 (KDP)
電光系數(shù)
gT33 = 32 pm/V, gS33 = 31 pm/V,
gT31 =10 pm/V, gS31=8.6 pm/V,
gT22 = 6.8 pm/V, gS22= 3.4 pm/V,
gT31 =10 pm/V, gS31=8.6 pm/V,
gT22 = 6.8 pm/V, gS22= 3.4 pm/V,
半波電壓,直流,
3.03 KV
4.02 KV
4.02 KV
損壞閾值
100 MW/cm2 (10 ns, 1064nm)
Sellmeier 方程式 (l in mm):
n2o=4.9048+0.11768/(λ2-0.04750)-0.027169λ2
n2e=4.5820+0.099169/(λ2-0.04443)-0.02195λ2
說明:
波前畸變: 小于λ/4 @ 633 nm
尺寸公差: (W ± 0.1 mm) x (H ± 0.1 mm) x (L ± 0.2mm)
通 光孔徑: 中心區(qū)域> 90%
平面度：小于 λ/8 @ 633nm
波前畸變: 小于λ/8 @ 633nm
角度公 差: < ± 0.5°
主要應(yīng)用
（1）壓電應(yīng)用鈮酸鋰晶體居里溫度高，壓電效應(yīng)的溫度系數(shù)小，機(jī)電耦合系數(shù)高，介電損耗低，晶體物化性能穩(wěn)定，加工性能良好，又易于制備大尺寸高質(zhì)量晶體，是一種優(yōu)良的壓電晶體材料。
與常用的壓電晶體石英相比，鈮酸鋰晶體聲速高，可以制備高頻器件，因此鈮酸鋰晶體可用于諧振器、換能器、延遲線、濾波器等，應(yīng)用于移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、數(shù)字信號(hào)處理、電視機(jī)、廣播、雷達(dá)、遙感遙測等民用領(lǐng)域以及電子對抗、引信、制導(dǎo)等軍事領(lǐng)域，其中應(yīng)用最為廣泛的是聲表面波濾波器件(SAWF)。
（2）光學(xué)應(yīng)用
除壓電效應(yīng)外，鈮酸鋰晶體的光電效應(yīng)非常豐富，其中電光效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)性能突出，應(yīng)用也最為廣泛。而且鈮酸鋰晶體可以通過質(zhì)子交換或鈦擴(kuò)散制備高品質(zhì)的光波導(dǎo)，又能夠通過極化翻轉(zhuǎn)制備周期性極化晶體，所以在電光調(diào)制器、相位調(diào)制器、集成光開關(guān)、電光調(diào)Q開關(guān)、電光偏轉(zhuǎn)、高電壓傳感器、波前探測、光參量振蕩器以及鐵電超晶格等器件中得到廣泛應(yīng)用。
此外，雙折射楔角片、全息光學(xué)器件、紅外熱釋電探測器以及摻鉺波導(dǎo)激光器等基于鈮酸鋰晶體的應(yīng)用也有報(bào)道。
（3）介電超晶格
1962年Armstrong等首次提出了準(zhǔn)相位匹配 (QPM，Quasi-Phase-Match) 的概念，利用超晶格提供的倒格矢來補(bǔ)償光參量過程中的位相失配。鐵電體的極化方向決定非線性極化率χ2的符號(hào)，將鐵電體內(nèi)制備出周期性極化方向相反的鐵電疇結(jié)構(gòu)就能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)位相匹配技術(shù)，包括鈮酸鋰、鉭酸鋰、磷酸鈦氧鉀等晶體都可以制備周期極化晶體，其中鈮酸鋰晶體是制備和應(yīng)用該技術(shù)研究最早、實(shí)際應(yīng)用最為廣泛的材料。
周期極化鈮酸鋰晶體的初期應(yīng)用主要考慮應(yīng)用于激光頻率變換，2014年Jin等設(shè)計(jì)了基于可重構(gòu)鈮酸鋰波導(dǎo)光路的光學(xué)超晶格集成光子芯片，首次實(shí)現(xiàn)了芯片上糾纏光子高效產(chǎn)生和高速電光調(diào)制。
可以說，介電超晶格理論的提出和發(fā)展，將鈮酸鋰晶體及其他鐵電晶體應(yīng)用推向一個(gè)新高度，在全固態(tài)激光器、光學(xué)頻率梳、激光脈沖壓縮、光束整形以及量子通信中的糾纏光源等方面具有重要的應(yīng)用前景。
美國研發(fā)鈮酸鋰制造新技術(shù)
鈮酸鋰是最廣泛使用的光電材料之一，其電光特性出眾，這意味著它可以有效將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。鈮酸鋰調(diào)制器是現(xiàn)代通信技術(shù)的支柱，其可以將電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光纜末端的光信息。但是，使用鈮酸鋰卻難以小規(guī)模地制造高質(zhì)量器件，迄今為止，這一難題排除了鈮酸鋰在實(shí)用集成片上的應(yīng)用。日前，哈佛大學(xué)John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，使用鈮酸鋰制造高性能光學(xué)微結(jié)構(gòu)，從而打開了通往超高效集成光子電路、量子光子學(xué)及微波—光轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的大門。