Lithiumtantalatkristall und seine Anwendung - 06

2.3 Lithiumtantalat-Einkristallfilm

Nach den 1980er Jahren hat sich die Technologie zur Herstellung dünner Schichten rasant weiterentwickelt. Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Vorbereitungstechnologien  Lithiumtantalat -Einkristall- Dünnschicht (www.wisoptic.com).  Dazu gehören hauptsächlich die chemische Gasphasenabscheidung, die physikalische Gasphasenabscheidung, das Magnetronsputtern und das Sol-Gel-Verfahren.

Bei der chemischen Gasphasenabscheidung wird durch eine chemische Reaktion ein dünner Film auf einem Substrat synthetisiert und die chemische Zusammensetzung des Produkts genau gesteuert. Es zeichnet sich durch geringe Belastung und gute Qualität aus. Es ist jedoch schwierig, die Temperatur des Substrats während der Herstellung des Dünnfilms zu kontrollieren  die Anforderungen an die Qualität des Dünnschichtsubstrats  sind höher. Thermische Verdampfungstechnologie  wird hauptsächlich zur Herstellung dünner Lithiumtantalat-Einkristallfilme durch physikalische Gasphasenabscheidung verwendet. Da die thermische Verdampfungsquelle jedoch divergiert und die Gleichmäßigkeit der Abscheidung schwer zu gewährleisten ist, ist dies der Fall  Filmqualität  kann nicht bestätigt werden ; und die  Filme könnten sein  Ungleichgewicht im stöchiometrischen Verhältnis der Zusammensetzungselemente  aufgrund unterschiedlicher Sättigungsdampfdrücke verschiedener Elemente. Magnetronsputtern ist in den letzten Jahren eine häufig verwendete Methode zur Herstellung dünner Lithiumtantalatfilme. Vor mehr als 130 Jahren entdeckte Grove das physikalische Phänomen des Sputterns und es wird heute häufig bei der Herstellung verschiedener dünner Filme eingesetzt.

Der durch Magnetronsputtern hergestellte Lithiumtantalatfilm zeichnet sich durch gute Dichte, starke Filmhaftung und geringe Spannung aus. Yasuyoshi Saito et al. stellte zum ersten Mal einen einkristallinen Lithiumtantalatfilm her und stellte fest, dass dies der Fall ist  hat eine Einkristallstruktur. GiaRusso et al. verwendeten Glas als Substratmaterial und nutzten Magnetronsputtern, um einen Lithiumtantalat-Dünnfilm mit guter Leistung herzustellen. Zhang Kaisheng et al. verwendeten eine schnelle thermische Glühmethode, um Z-geschnittene Lithiumtantalatfilme, die durch Kristallionenschneiden hergestellt wurden, bei verschiedenen Temperaturen und Zeiten zu glühen, und untersuchten die Auswirkungen der Glühparameter auf die Mikrostruktur und die dielektrischen Eigenschaften von Lithiumtantalatfilmen. Untersuchungen haben ergeben, dass durch schnelles thermisches Tempern aufgrund der Verschiebung des Beugungspeaks der Röntgenbeugung (XRD) teilweise Gitterspannungen gelöst werden können. Diese Gitterfreigabe beeinflusst auch die Dielektrizitätskonstante und den dielektrischen Verlust. Rasterkraftmikroskopische Untersuchungen ergaben, dass die Körner ungewöhnlich lang sind. Bei Proben, die bei höheren Temperaturen oder über längere Zeiträume geglüht wurden, wurde eine starke, abnormale Rekristallisation beobachtet. Es wurde auch ein abnormaler Anstieg der Dielektrizitätskonstante und des dielektrischen Verlusts von Proben gemessen, die bei 600 °C getempert wurden. Der Grund wurde als Ergebnis eines abnormalen Kornwachstums analysiert. Dies beweist, dass schnelles thermisches Tempern eine wirksame Methode zum Lösen von Gitterspannungen ist, die die elektrischen Eigenschaften von Lithiumtantalatfilmen beeinflussen können, die durch Kristallionenschneiden hergestellt wurden. Die Sol-Gel-Methode ist derzeit die am weitesten verbreitete Methode zur Herstellung von Lithiumtantalatfilmen. Es kann das Zusammensetzungsverhältnis des Films genau steuern, hat einen einfachen Prozess, niedrige Herstellungskosten und die Qualität des gewachsenen Films ist gut. Unter Verwendung von Tantalethanol und Lithiumacetat als Rohstoffen und unter Verwendung von Methylethylenglykol oder Ethylenglykolmethylether als Lösungsmittel kann der Lithiumtantalatfilm durch Schleuderbeschichtung hergestellt werden.