[发明专利]一种LGS压电晶体及其生长方法

说明书

本发明涉及一种LGS压电晶体及其生长方法，属于晶体生长技术领域，包括以下步骤：将包覆Gasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、Lasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、SiOsubgt;2/subgt;配料，压块，烧结，得到晶体生长原料；将晶体生长原料置于铱金坩埚中，转移至提拉炉的炉腔中，充入保护气体，加热至1470‑1500℃使坩埚内部原料熔化，升温至1520‑1550℃，保温5‑10h使熔体稳定，然后降温至1500℃将已固定在籽晶杆上的LGS籽晶引入至熔体液面，实现接种，并开始以20‑30rpm速度旋转，1‑1.5mm/h提拉速度生长，经过缩颈、扩肩、等径、收尾和原位退火，得到内部组分均一、无包裹体、无开裂等缺陷且直径大于80mm的LGS压电晶体。

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域，具体地，涉及一种LGS压电晶体及其生长方法。

背景技术

在外力的作用下有些材料发生形变时，在它的某些相对应的面上会产生异号电荷,这种没有电场作用,由于材料本身的形变产生的极化现象称为正压电效应，此类材料也就被称为压电材料。

硅酸镓镧压电晶体(英文:langasite,化学式:La₃Ga₅SiO₁₄,以下简写为:LGS)属于三方品系，32点群,P321空间群。该晶体具有2-3倍干石英的机电耦合系数、良好的温度稳定性，能够满足宽频带SAW(声表面波)器件的要求，而且其SAW传输速率低，有利于器件小型化,该晶体被看作是用于新一代移动通信系统制作SAW器件的重要备选材料。

LGS压电晶体的生长方法通常为提拉法，原料通常以Ga₂O₃、La₂O₃、SiO₂为原料，通过调整三者之间的用量比生长得到，但是昂贵的Ga₂O₃原料成为制约LGS晶体工业化应用的“瓶颈”，降低晶体生长成本的是目前需要解决的主要问题。目前降低成本的主要途径有二：一是用其他元素替换LGS分子中的Ga；二是改进现有生长工艺或寻找其他更有效的生长方法。由于LGS晶体提拉法生长工艺已经比较成熟,而离子置换的工艺复杂，可控度差，因此，提供一种新的低成本LGS压电晶体生长方法是目前需要解决的技术问题。

通过分析发现，目前LGS压电晶体成本较高的原因主要在于：晶体生长过程中因为Ga₂O₃比其他原料更易挥发，通常采用过量的Ga₂O₃，这种配比方式同样造成了生产成本的提高，因此本发明通过对原料Ga₂O₃的处理和生长工艺参数的控制和调节，得到了低成本、高性能的LGS压电晶体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LGS压电晶体及其生长方法，解决背景技术中所述的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种LGS压电晶体的生长方法，包括以下步骤：

第一步、将包覆Ga₂O₃、La₂O₃、SiO₂配料，经过混合，压块，烧结，得到晶体生长原料；

第二步、将晶体生长原料置于铱金坩埚中，坩埚转移至晶体生长提拉炉的炉腔中，充入保护气体，加热至1470-1500℃使坩埚内部原料熔化，升温至1520-1550℃，保温5-10h使熔体稳定，然后降温至1500℃将已固定在籽晶杆上的LGS籽晶引入至熔体液面，实现接种，并开始以20-30rpm速度旋转，1-1.5mm/h提拉速度生长，经过缩颈、扩肩、等径、收尾和原位退火，得到LGS压电晶体。

进一步地，晶体生长原料通过以下步骤制成：