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1、铌酸锂薄膜制备的研究现状及进展第22卷第4期2006年8月天津理工大学JOURNALOFTIANJINUNIVERSITY0FTECHNOLOGYVol
2、22No.4Aug.2006文章编号:1673—095X(2006)04—0043—05铌酸锂薄膜制备的研究现状及进展张澎丽,刘技文,赵捷,刘莹,李延辉,李昌龄(天津理工大学a.材料科学与工程学院;b.材料物理研究所,天津300191)摘要:铌酸锂是人工合成的具有优良的电学和光学性质的铁电体材料,在光电子学和集成光学等领域有许多重要的应用.本文介绍了铌酸锂的结构,性质和铌酸锂薄膜的制备研究现状及进展,并对应用前景进行了展望.关键词:铌酸
3、锂;薄膜制备;现状与进展中图分类号:0484文献标识码:AResearchandprogressonpreparationofLiNbO3thinfilmsZHANGPeng—li,LIUJi—wen,ZHAOjie,LIUYing,LIYan—hui,LIChang—ling(a.SchoolofMaterialScienceandEngineering;b.InstituteofMaterialPhysics,TianjinUniversityofTechnology,Tianjin300191,China)Abstract:Lithiumniobateisanartificalfe
4、rroelectricmaterialwithexcellentelectricandopticalproperties.Itwasusedine—lectric—opticalandintegratedoptics.Thispaperdiscribedcrystalstrueture,properties,fabrication,progressoflithiumnio—batethinfilmaswellasapplicationsoflithiumniobateinthefuture.Keywords:LiNbO3;fabricationofthinfilms;progress铌酸
5、锂(LiNbO)是目前已知的居里温度最高(1210oC)1-2]和自发极化最大(0.70C/m)的铁电体材料.由于具有优良的压电J,电光,声光_5J,热释电及非线性光学..培等特性,被广泛地应用于声学,光学,光通讯,光集成等领域,被人们称为"通用型"和"聪明"材料.LiNbO是人工合成的,不能天然形成.Li/Nb原子比为0.94/1称为同成分LiNbO晶体(Congru—entLithiumNiobate);Li/Nb原子比为1/1称为理想化学计量比LiNbO3晶体(StoichiometricLithiumNio—bate).在光电及非线性光学应用领域,化学计量比的LiNbO材料的性能
6、要明显优于同成分的LiNbO材料¨….由于LiNbO具有很多优良的性质,自20世纪60年代以来j,LiNbO就被用于全息存储,二次谐波发生器,声光转换器,表面声波发生器等器件研发,这些器件多数是基于其体单晶开发而成的l4,".由于高品质LiNbO薄膜的生长具有较大难度,这大大制约了薄膜器件的发展.在光学器件中,薄膜器件在很多方面优于体材料制成的器件:1)薄膜和衬底之间高的折射率差其本身就构成光波导结构,具备更大的能量传输密度和更小的传输损耗系数¨;2)抗光损伤的能力优于体材料¨;3)可较易实现掺杂¨,71;4)与微电子和光电子的集成成为可能¨l'";5)可充分利用成熟的半导体平面工艺和光
7、刻技术¨.因此,高质量的LiNbO薄膜制备研究一直是人们研究的重要内容.1铌酸锂薄膜制备研究现状多年以来,LiNbO薄膜因其所具有的介电,压电,电光,声光,热释电及非线性光学等特性,可望在微电子学和光电子学方面得到广泛应用.但是如何获得高品质的LiNbO薄膜,让LiNbO薄膜的制备与集成电路的工艺兼容,是困扰着人们的难题,这在很大程度上限制了LiNbO材料的应用与发展.收稿日期:2006.03—08.基金项目:天津市高等学校科技发展基金(2004ZD02);天津市功能材料与器件物理重点实验室资助项目第一作者:张澎丽(1979一),女,硕士研究生.?44?天津理工大学第22卷第4期20世纪
8、90年代中后期以来,开展了大量有关LiNbO,薄膜生长的研究.至今已有多种生长技术用于在异质衬底上生长LiNbO,薄膜,大致可以分为基于物理法的沉积技术,如溅射法,脉冲激光沉积法,分子束外延法等;基于化学法的沉积技术,如化学气相沉积法,溶胶一凝胶法,液相外延法等.对于在异质衬底上生长LiNbO薄膜,衬底材料对LiNbO薄膜的生长质量有很大影响,已使用过的衬底有A1203,MgO,LiTaO3,单晶si和SiO2等.1.1衬底材料1.
