铌酸锂pn结及其制备方法技术

一种铌酸锂ｐｎ结及其制备方法。铌酸锂ｐｎ结是将两种不同载流子类型的铌酸锂晶体结合在一起，其结晶化学式可表示为：ｐ∶ＬｉＮｂＯ↓［３］／ｎ∶ＬｉＮｂＯ↓［３］，其中，ｐ是镁、铟、锌、铪、锆等抗光折变掺杂元素中的一种或几种的组合，ｎ是铁、铜、猛、铈等光折变掺杂元素中的一种或几种的组合。制备方法是，用提拉法生长ｐ∶ＬｉＮｂＯ↓［３］晶体，切成ｐ∶ＬｉＮｂＯ↓［３］晶片，作为液相外延的衬底；配制ｎ：ＬｉＮｂＯ↓［３］粉料，先升温熔融，再降至熔点；将第一步中的衬底焙烧，放入熔体中外延生长，将外延晶片抽离熔体，降至室温；外延晶片单面抛光，可得铌酸锂ｐｎ结。本发明专利技术铌酸锂ｐｎ结具备有正向导通、反向截至的整流特性。它将铌酸锂优良的电光性能与ｐｎ结有机地结合起来，可作为集成光电子学的平台，具有突破性的意义及巨大的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
铌鹏pn结及其制备施狱领域本专利技术属于光电材料駄领域。背景狱铌m (LiNb03)晶体是一种集电光、声光、压电、非线性、光折变等效应t身 的AI晶体，尤其是实施不同掺杂后倉投现出不同的物理性能，超今人们所发现的光子学性能 最多、餘HfeS好的晶体，被认为是'光報"的主要f魏材料之一，在表面波熗波器、电光调制、 电光开关、光波导及織光器、倍频、高密度信息剤縛方面有着广泛的卿前景。在各种以硅材料为平台的电子器件中，pn结，着最为重要的作用。不管^S初的二极管， 还^H极管，以及更为錢的誠鹏，pn结都^i、柯少、最为基础的。可以说，没有pn结的 专利技术，就没有信息时代。然而到目前为止，还没有关于被称作'光^^'对料的铌,晶体的pn结 的鹏。如果倉,在铌,晶体中实现pn结，将铌,晶体优良的电光性能与pn结有抛鹏合 ，使之成为,光电子学的平台，将具有突破性的意义。
技术实现思路
:本专利技术目的是衞共一朴'光学硅'对料的。它是利用液相外 延法，将不同载流子鄉的铌,晶体生长在一起，形成pn结，使其具有正向导通、反向輕的 整流特性。本专利技术铌酸锂pn结是将两种不同载流子类型的铌酸锂晶体生长在一起，其结晶化学式可表 示为p:UNb(Vn:LiNb03，其中，p是镁、铟、锌、铪、锆離光折变掺杂元素中的一种afL种的 组合，n是铁、铜、猛、铈等光折变掺杂元素中的一种^L种的组合。p:LiNb03中，p是镁时，掺 總》4.6molo/o; p是锌时，掺雑》6.5molo/。； p是铟时，掺總》3.0molo/o; p是铪时，掺總 》4.0mol%; p是锆时，掺總》2.011101%;当p是镁、锌、铟、铪、锆的组合时，设镁的掺歸 为xmoiy。、锌的掺^tt是ymoP/。、铟的掺^M是zmoP/。、铪的掺^a是umoiy。、锆的掺^S是vmol%，贝U丄+丄+丄+上+丄21.0。 n:LiNb03中n的掺體》0.01 wt% 。 4.6 6.5 3.0 4.0 2.0本专利技术铌酸锂pn结的具体制备别^括下述步骤第一、用提拉法生长p:LiNb03晶体，魏火、单畴化、定向、切割、磨抛等I^,可得lmm 两面抛光p:LiNb03晶片，作为液相夕卜延的衬底；第二、配制n:LiNb03粉料，在混料tflh充分混合24小时，在850。C恒温2小时，在1100。C 麟2小时；第三、将第二步中的粉料J^A钼金坩埚中，升MM1280。C，恒温13h，以l(K20。C/h的速度 将熔体降^S^点；将第一步中的衬/S^烧0.5 3h， ^A熔体中外延生长，时间l 5min; 将外延晶片抽离熔体表面2 5mm;以2O~50°C /h的鹏降温辛宰温; 第四、将第三步中的夕卜延晶片单面抛魅0.3^).5訓，可得铌,pn结。本专利技术,的铌,pn结可以应用Wi电子fe^领域。 本专利技术的髓和积极鄉本专利技术铌M pn结具M正向导通、反向截至的整流特性，它4tKgmM晶体优良的电光性 能与pn结有lHife结^g来，使之成为^t电子学的平台，具有突破性的意M巨大的市场前景。 典型的伏安曲线如图1所示。其中正向为p:LiNb03接电源正极，n:LiNb03接电源负极；反向为 p:LiNb03接电源负极，n:LiNb03接电源正极。虽然该pn结的导通腿较高，电流较小，但相信随 着工艺的不断提高，它将在^t电子学方面有着非常广泛的自前景。本专利技术的突出的实质性的特点和积极 蝶可从下述实施例中得以体现，但是它们并不^f本 专利技术作樹可限制。附图说明图1是铌Mpn结整流特性曲线。具体实lfi^(1)用提拉法生长Mg(5 mol。/。):LiNb03晶体，经退火、单畴化、定向、切害U、磨抛等Xm 可得lmm Mg:LiNb03晶片，作为液相外延的衬底。(2)配制Fe(0.05 wt°/。):LiNb03粉料，在混料丰肚充分混合24小时，在850°C恒温2小时，在U00。C煅烧2小时。(3)将战处理的粉 料駄钼金埘埚中，升驢1280。C，恒温13h，以15。C/h的鹏将熔体降^Ml250。C;将衬底焙 烧0,5h， ^CA熔体中生长，时间2min;将衬底抽离熔体表面5 mm;以40°C/h的鹏降温至宰温。 (4)将i^卜延晶片单面抛，0.5mm，可得铌Mpn结。实施例2:(1)用提拉法生长In(4mol。/。):LiNb03晶体，t魏火、单畴化、定向、切割、磨抛等工序，可 得lmm丽抛光In:LiNb03晶片，作为液相外延的衬底。(2)配制Cu(0.08 wt%):LiNb03粉料，在 混料IHJ:充分混合24小时，在850°C恒温2小时，在U00。C '麟2小时。(3)将战处理的粉料 ^V铀金柑埚中，升驢1280。C，恒温13h，以15。C/h的繊将熔体降驢1250。C;将衬底焙烧 0.5h，放入熔体中生长，时间3min;将衬底抽离熔体表面4 mm;以30°C/h的3IS降,室温。 (4)将J^卜延晶片单面抛，0.4 mm，可得铌MS pn结。实施例3:(1)用提拉法生长Hf(4moin/。):LiNb03晶体，Mii火、单畴化、定向、切割、磨抛等Iff，可 得lmmMM抛光Hf:LiNb03晶片，作为液相夕卜延的衬底。(2)配制Mn(O.l wt%):LiNb03^^，在 混料tLh充分混合24小时，在850。C恒温2小时，在1100。C麟2小时。(3)将战处理的粉料 方J[A铀金柑埚中，升^M1280。C，恒温13h，以15。C/h的皿将j^体降^Ml250。C;将衬底倍烧0.5h，放入熔体中生长，时间5min;将衬底抽离熔体表面3 mm;以50°C/h的皿降^MM温。 (4)将J^卜延晶片单面抛，0.3mm，可得铌,pn结。織例4:(1)用提拉法生长Zn(4molo/。yn(2mol。/。):LiNb03晶体，，火、单畴化、定向、切害ij、磨抛 等工序，可得lmm丽鹏In:LiNb03晶片，作为液相夕卜延的衬底。(2)配制Cu(0.02 wt%),Ce(0.08 wty。):LiNb03粉料，在混料^Lt充分混合24小时，在850。C恒温2小时，在U00。C煅烧2小时。 (3)将战处理的粉料駄钼金柑埚中，升驢1280。C，恒温13h，以10。C/h的避将熔体降温 至1250。C;将衬底倍烧lh，想[A熔体中生长，时间4min;将衬底抽离熔体表面5 mm;以20。C/h 的谏度隆潟革室温。(4)将Jd^卜延晶片单面抛魅0.5mm，可得铌,pn结。权利要求1、一种铌酸锂pn结，其特征在于它将空穴及电子两种不同载流子类型的铌酸锂生长在一起，其结晶化学式表示为p:LiNbO3/n:LiNbO3，其中，p是镁、铟、锌、铪、锆抗光折变掺杂元素中的一种或几种的组合，n是铁、铜、猛、铈光折变掺杂元素中的一种或几种的组合；p:LiNbO3中，p是镁时，掺杂量≥4.6mol％；p是锌时，掺杂量≥6.5mol％；p是铟时，掺杂量≥3.0mol％；p是铪时，掺杂量≥4.0mol％；p是锆时，掺杂量≥2.0mol％；当p是镁、锌、铟、铪、锆的组合时，设镁的掺杂量为xmol％、锌的掺杂量是ymol％、铟的掺杂量是zmol％、铪的掺杂量是umol％、锆的掺杂量是vmol％，则<math-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铌酸锂ｐｎ结，其特征在于它将空穴及电子两种不同载流子类型的铌酸锂生长在一起，其结晶化学式表示为：ｐ：ＬｉＮｂＯ↓［３］／ｎ：ＬｉＮｂＯ↓［３］，其中，ｐ是镁、铟、锌、铪、锆抗光折变掺杂元素中的一种或几种的组合，ｎ是铁、铜、猛、铈光折变掺杂元素中的一种或几种的组合；ｐ：ＬｉＮｂＯ↓［３］中，ｐ是镁时，掺杂量≥４．６ｍｏｌ％；ｐ是锌时，掺杂量≥６．５ｍｏｌ％；ｐ是铟时，掺杂量≥３．０ｍｏｌ％；ｐ是铪时，掺杂量≥４．０ｍｏｌ％；ｐ是锆时，掺杂量≥２．０ｍｏｌ％；当ｐ是镁、锌、铟、铪、锆的组合时，设镁的掺杂量为ｘｍｏｌ％、锌的掺杂量是ｙｍｏｌ％、铟的掺杂量是ｚｍｏｌ％、铪的掺杂量是ｕｍｏｌ％、锆的掺杂量是ｖｍｏｌ％，则ｘ／４．６＋ｙ／６．５＋ｚ／３．０＋ｕ／４．０＋ｖ／２．０≥１．０，ｎ：ＬｉＮｂＯ↓［３］中ｎ的掺杂量≥０．０１ｗｔ％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔勇发，黄自恒，肖罗生，陈绍林，刘士国，张玲，许京军，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]