Niobian litu
|
|
 |
|
| Nazwy | |
|---|---|
| Inne nazwy Tlenek niobu litu, trójtlenek niobu litu
|
|
| Identyfikatory | |
|
Model 3D ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| Karta informacyjna ECHA | 100.031.583 |
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Nieruchomości | |
| LiNbO 3 | |
| Masa cząsteczkowa | 147,846 g/mol |
| Wygląd | bezbarwne ciało stałe |
| Gęstość | 4,30 g/cm 3 |
| Temperatura topnienia | 1240 ° C (2260 ° F; 1510 K) |
| Nic | |
| Przerwa pasmowa | 4 eV |
|
Współczynnik załamania światła ( n D )
|
nr 2.3007 , nr 2.2116 |
| Struktura | |
| Trygonalny , hR30 | |
| R3c, nr 161 | |
| 3m (C 3v ) | |
|
a = 0,51501 nm, b = 0,51501 nm, c = 0,54952 nm
α = 62,057°, β = 62,057°, γ = 60°
|
|
|
Jednostki wzoru ( Z )
|
6 |
| Zagrożenia | |
| Śmiertelna dawka lub stężenie (LD, LC): | |
|
LD 50 ( mediana dawki )
|
8 g/kg (doustnie, szczur) |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|
Niobian litu ( Li Nb O 3 ) to syntetyczna sól składająca się z niobu , litu i tlenu . Jego monokryształy są ważnym materiałem do światłowodów, telefonów komórkowych, czujników piezoelektrycznych, modulatorów optycznych i różnych innych liniowych i nieliniowych zastosowań optycznych. Niobian litu jest czasami określany marką linobian .
Nieruchomości
Niobian litu jest bezbarwną substancją stałą i jest nierozpuszczalny w wodzie. Ma trygonalny system kryształów , który nie ma symetrii inwersji i wyświetla ferroelektryczność , efekt Pockelsa , efekt piezoelektryczny , fotoelastyczność i nieliniową polaryzowalność optyczną. Niobian litu ma ujemną jednoosiową dwójłomność , która zależy nieco od stechiometrii kryształu i temperatury. Jest przezroczysty dla długości fali od 350 do 5200 nanometry .
Niobian litu może być domieszkowany tlenkiem magnezu , który zwiększa jego odporność na uszkodzenia optyczne (znane również jako uszkodzenia fotorefrakcyjne), gdy jest domieszkowany powyżej progu uszkodzenia optycznego. Inne dostępne domieszki to żelazo , cynk , hafn , miedź , gadolin , erb , itr , mangan i bor .
Wzrost
Monokryształy niobianu litu można hodować metodą Czochralskiego .
Po wyhodowaniu kryształu kroi się go na płytki o różnej orientacji. Typowe orientacje to cięcie Z, cięcie X, cięcie Y i cięcia z obróconymi kątami poprzednich osi.
Cienkie filmy
Cienkowarstwowy niobian litu (np. do światłowodów ) może być przenoszony lub hodowany na szafirze i innych podłożach przy użyciu procesu Smart Cut (cięcie jonowe) lub procesu MOCVD . Technologia ta jest znana jako niobian litu na izolatorze (LNOI).
Nanocząsteczki
Nanocząstki niobianu litu i pięciotlenku niobu można wytwarzać w niskiej temperaturze. Cały protokół implikuje indukowaną przez LiH redukcję NbCl5, a następnie spontaniczne utlenianie in situ do nanotlenków niobu o niskiej wartościowości. Te tlenki niobu są wystawione na działanie atmosfery powietrza, w wyniku czego powstaje czysty Nb 2 O 5 . Ostatecznie stabilny Nb 2 O 5 jest przekształcany w niobian litu LiNbO 3 nanocząstek podczas kontrolowanej hydrolizy nadmiaru LiH. Sferyczne nanocząstki niobianu litu o średnicy około 10 nm można otrzymać poprzez impregnację mezoporowatej matrycy krzemionkowej mieszaniną wodnego roztworu LiNO 3 i NH 4 NbO(C 2 O 4 ) 2 , a następnie 10 min ogrzewanie w podczerwieni piec.
Aplikacje
Niobian litu jest szeroko stosowany na rynku telekomunikacyjnym, np. w telefonach komórkowych i modulatorach optycznych . Ze względu na duże sprzężenie elektromechaniczne jest materiałem wybieranym do produkcji powierzchniowych urządzeń fal akustycznych . W przypadku niektórych zastosowań można go zastąpić tantalanem litu , Li Ta O 3 . Inne zastosowania to podwojenie częstotliwości lasera , optyka nieliniowa , komórki Pockelsa , optyczne oscylatory parametryczne , przełączanie Q przyrządy do laserów, inne przyrządy akustyczno-optyczne , przełączniki optyczne na częstotliwości gigahercowe itp. Jest doskonałym materiałem do produkcji światłowodów . Jest również używany do tworzenia optycznych przestrzennych filtrów dolnoprzepustowych ( antyaliasingowych ).
W ciągu ostatnich kilku lat niobian litu znalazł zastosowanie jako rodzaj pęsety elektrostatycznej, podejście znane jako pęseta optoelektroniczna, ponieważ efekt wymaga wzbudzenia światłem. Efekt ten pozwala na precyzyjną manipulację cząstkami w skali mikrometrów z dużą elastycznością, ponieważ pęseta jest ograniczona do oświetlanego obszaru. Efekt opiera się na bardzo silnych polach elektrycznych generowanych podczas ekspozycji na światło (1–100 kV/cm) w oświetlanym miejscu. Te intensywne pola znajdują również zastosowanie w biofizyce i biotechnologii, ponieważ mogą wpływać na żywe organizmy na różne sposoby. Na przykład wykazano, że niobian litu domieszkowany żelazem wzbudzony światłem widzialnym powoduje śmierć komórek w hodowlach komórek nowotworowych.
Okresowo polerowany niobian litu (PPLN)
Okresowo polerowany niobian litu ( PPLN ) to kryształ niobianu litu o inżynierii domenowej, używany głównie do uzyskiwania quasi-fazowego dopasowania w optyce nieliniowej . Domeny ferroelektryczne wskazują naprzemiennie kierunek +c i −c , z okresem zazwyczaj między 5 a 35 µm . Krótsze okresy z tego zakresu są wykorzystywane do generacji drugiej harmonicznej , natomiast dłuższe do optycznej oscylacji parametrycznej . Okresowe polerowanie można osiągnąć przez biegunowanie elektryczne za pomocą elektrody o okresowej strukturze. Kontrolowane ogrzewanie kryształu można wykorzystać do precyzyjnego dostrojenia dopasowania fazowego w ośrodku ze względu na niewielką zmianę dyspersji wraz z temperaturą.
Okresowe polerowanie wykorzystuje największą wartość nieliniowego tensora niobianu litu, d 33 = 27 pm/V. Dopasowanie quasi-fazowe daje maksymalne wydajności, które wynoszą 2/π (64%) pełnego d33 , około 17 pm/V.
Inne materiały stosowane do okresowego polerowania to nieorganiczne kryształy o szerokim paśmie wzbronionym , takie jak KTP (w wyniku czego powstają okresowo polerowane KTP , PPKTP ), tantalan litu i niektóre materiały organiczne.
Technika polerowania okresowego może być również wykorzystana do tworzenia nanostruktur powierzchniowych .
Jednak ze względu na niski próg uszkodzenia fotorefrakcji, PPLN znajduje tylko ograniczone zastosowania: przy bardzo niskich poziomach mocy. Niobian litu domieszkowany MgO jest wytwarzany metodą okresowego polerowania. Okresowo polerowany niobian litu domieszkowany MgO (PPMgOLN) rozszerza zatem zastosowanie do średniego poziomu mocy.
Równania Sellmeiera
Równania Sellmeiera dla nadzwyczajnego indeksu są używane do znalezienia okresu polaryzacji i przybliżonej temperatury dla dopasowania quasi-fazowego. Jund daje
ważne od 20 do 250 °C dla długości fal od 0,4 do 5 mikrometrów , natomiast dla dłuższych fal,
co jest ważne dla T = 25 do 180 ° C, dla długości fal λ między 2,8 a 4,8 mikrometra.
W tych równaniach f = ( T - 24,5) ( T + 570,82), λ jest w mikrometrach, a T w ° C.
LiNbO 3 domieszkowanego MgO :
,
z:
| Parametry | CLN domieszkowany 5% MgO | SLN domieszkowany 1% MgO | |
|---|---|---|---|
| n e | nie _ | n e | |
| 1 _ | 5.756 | 5.653 | 5.078 |
| 2 _ | 0,0983 | 0,1185 | 0,0964 |
| 3 _ | 0.2020 | 0,2091 | 0,2065 |
| 4 _ | 189,32 | 89,61 | 61.16 |
| 5 _ | 12.52 | 10.85 | 10.55 |
| 6 _ | 1,32× 10-2 | 1,97× 10-2 | 1,59× 10-2 |
| b1 _ | 2,860× 10-6 | 7,941 × 10-7 | 4,677 × 10-7 |
| b2 _ | 4,700 × 10-8 | 3,134× 10-8 | 7,822× 10-8 |
| b3 _ | 6,113× 10-8 | −4,641×10 −9 | −2,653×10 −8 |
| 4 _ | 1,516× 10-4 | −2,188×10 −6 | 1,096× 10-4 |
dla kongruentnego LiNbO 3 (CLN) i stechiometrycznego LiNbO 3 (SLN).
Zobacz też
Cytowane źródła
- Haynes, William M., wyd. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (wyd. 97). CRC Naciśnij . ISBN 9781498754293 .