摻雜氧化鎂於化學劑量鈮酸鋰晶體之晶纖生長

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：76

、訪客IP：3.141.21.18

姓名

林昌期(Chung-Chi Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

摻雜氧化鎂於化學劑量鈮酸鋰晶體之晶纖生長
(MgO:SLN Crystal Growth by LHPG)

相關論文

★ 鋰鋁矽酸鹽之負熱膨脹陶瓷製程	★ 鋰鋁矽酸鹽摻鈦陶瓷之性質研究
★ 高功率LED之熱場模擬與結構分析	★ 干涉微影之曝光與顯影參數對週期性結構外型之影響
★ 週期性極化反轉鈮酸鋰之結構製作與研究	★ 圖案化藍寶石基板之濕式蝕刻
★ 高功率發光二極體於自然對流環境下之熱流場分析	★ 液珠撞擊熱板之飛濺行為現象分析
★ 柴式法生長氧化鋁單晶過程最佳化熱流場之分析	★ 柴式法生長氧化鋁單晶過程晶體內部輻射對於固液界面及熱應力之分析
★ 交流電發光二極體之接面溫度量測	★ 柴氏法生長單晶矽過程之氧雜質傳輸控制數值分析
★ 泡生法生長大尺寸氧化鋁單晶降溫過程中晶體熱場及熱應力分析	★ KY法生長大尺寸氧化鋁單晶之數值模擬分析
★ 外加水平式磁場柴氏法生長單晶矽之熱流場及氧雜質傳輸數值分析	★ 大尺寸LED晶片Efficiency Droop之光電熱效應研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

摘要
在光電產業中，單晶(single crystal)因其非線性、壓電、熱電、光電係數及光折特性，使其扮演著舉足輕重的腳色，但是現有的材料特性逐漸無法滿足工商社會的需求，所以藉由材料製程改善，後製程(post-process)處理，乃至於添加不同元素於母材都能有效地改善晶體性質。
因鈮酸鋰(LiNbO3,LN)晶體之光損傷閥值(optical damage threshold)不夠高，導致較高功率密度的光打入晶體時產生光損傷(optical damage)而使其性能降低；另因折射率的不均質性，影響其在光學儲存影像之品質。有鑑於此，摻雜不同元素於鈮酸鋰中也陸續被研究，本實驗是利用雷射加熱基座生長法(Laser-Heated Pedestal Growth),生長不同含量氧化鎂之化學劑量組成(stoichiometric)鈮酸鋰晶纖，利用氧化鎂可增強其晶體本身抗光損傷的能力、縮短光儲存的響應時間與改善因折射率不均而造成光散射所導致的光畸變，可使其整個光折效應獲得相當的提升,擴大晶體在倍頻,Q開關,電光調制與光波導等領域的應用。
此實驗結合精密陶瓷製作與材料合成，利用晶纖能快速生長的特性，並進行多項光學與定性定量的檢測分析,對於摻雜氧化鎂後,鎂離子偏析現象與光折變能量變化進行探討,迅速了解新材料特性，不僅可以做成商業化塊晶生長之參考，以及測試晶體之來源，更可經由對晶體基本性質之了解，推廣開發新的應用技術，以符合各種要求。

摘要(英)

MgO:SLN Crystal Growth by LHPG

關鍵字(中)

★ 鈮酸鋰
★ 晶體生長

關鍵字(英)

★ Crystal growth
★ SLN

論文目次

目錄
第一章緒論
1.1 前言……………………………………………………………1
1.2材料簡介與摻雜機制 …………………………………………2
1.3文獻回顧 ………………………………………………………3
1.4 化學劑量鈮酸鋰生長方式……………………………………6
1.5研究動機與目的 ………………………………………………7
第二章材料準備與實驗設備
2.1化學劑量鈮酸鋰摻雜氧化鎂陶瓷的製作……………………10
2.2實驗設備………………………………………………………10
2.2.1 CO2雷射加熱系統 ……………………………………11
2.2.2 光學組件系統…………………………………………11
2.2.3 拉升傳動………………………………………………12
2.2.4 溫度量測………………………………………………12
2.3長晶過程 ……………………………………………………12
2.4 晶體後續處理及檢測…………………………………………13
第三章結果與討論
3.1化學劑量鈮酸鋰摻雜氧化鎂晶纖生長 ………………………17
3.2 檢測結果
3.2.1陶瓷密度製程改善 ……………………………………19
3.2.2 X光粉末繞射(XRD)之定性檢測 ……………………20
3.2.3 光學顯微鏡(OM)對晶纖的觀察 ……………………20
3.2.4掃描式電子顯微鏡(SEM)檢測 ………………………21
3.2.5傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)檢測………………22
3.2.6 化學分析電子儀(ESCA)檢測鎂原子之偏析現象 …25
第四章結論 …………………………………………………………29
參考文獻 ……………………………………………………………31
圖表目錄
圖 1-1 LiNbO3晶格結構 ……………………………………………36
圖 1-2 Li2O – Nb2O5的系統相圖 …………………………………37
圖 1-3 CLN與SLN相圖 ……………………………………………38
圖 1-4 CLN穿透峰值[23] …………………………………………39
圖 1-5 CLN穿透峰值[25] …………………………………………39
圖 1-6 F.T.I.R吸收光譜[26] ……………………………………40
圖 1-7 雙坩鍋柴式生長法相圖 ……………………………………40
圖 2-1 陶瓷製作流程 ………………………………………………41
圖 2-2 粉末煆燒溫度 ………………………………………………42
圖 2-3 陶瓷燒結溫度示意圖 ………………………………………42
圖2-4 粉末、陶瓷與材料棒 ………………………………………43
圖2-5 雷射加熱晶體生長提拉系統…………………………………43
圖2-6 壓片法流程……………………………………………………44
圖3-1 SLN晶體………………………………………………………45
圖3-2 0.3 mol%Mg0:SLN晶體………………………………………45
圖3-3 1 mol%Mg0:SLN晶體…………………………………………45
圖3-4 3 mol%Mg0:SLN晶體…………………………………………46
圖3-5 5 mol%Mg0:SLN晶體…………………………………………46
圖3-6 陶瓷密度改善 ………………………………………………47
圖3-7 XRD檢測(各種配比)…………………………………………47
圖3-8 良好的陶瓷胚體………………………………………………48
圖3-9 過燒且翹曲的陶瓷胚體………………………………………48
圖3-10 良好的陶瓷胚體在OM下觀察………………………………49
圖3-11 過燒陶瓷胚體在OM下觀察…………………………………49
圖3-12 A軸晶體在OM觀察 …………………………………………50
圖3-13 C軸晶體在OM觀察 …………………………………………50
圖3-14 燒結良好的陶瓷在SEM下觀察 ……………………………51
圖3-15 晶粒過度成長的陶瓷在SEM下觀察…………………………51
圖 3-16 F.T.I.R設備示意圖 ………………………………………52
圖3-17 MgO:SLN之F.T.I.R指紋區細部掃描 ………………………52
圖3-18 SLN之F.T.I.R吸收光譜……………………………………53
圖3-19 1mol%SLN之F.T.I.R吸收光譜 ……………………………53
圖3-20 3mol%:SLN之F.T.I.R吸收光譜……………………………54
圖3-21 5mol%:SLN之F.T.I.R吸收光譜……………………………54
圖3-22 穿透能量檢測示意圖 ……………………………………55
圖3-23 MgO:SLN之紅外光能量穿透量………………………………55
圖3-24 MgO: SLN之ESCA全譜圖……………………………………56
圖3-25 Mg:CLN之細部原子分析[33] ………………………………57
圖3-26 MgO: SLN之ESCA鎂離子偏析圖-1…………………………58
圖3-27 MgO: SLN之ESCA鎂離子偏析圖-2…………………………59

參考文獻

參考文獻
[1]. W.H. Zachariasen, Skr. Norske Vid-Ada, Oslo, Mat. Naturv. No.4 (1928)
[2]. Sue ,Quant. Electronic Conf. (IEEE, New York 1937) Cat. No. 80 CH 0612 – 0631
[3]. B.T. Matthias and J.P. Remeika, Ferroelectrity in the illmenite structure, Phys, Rev.76 ,pp.1886 (1949)
[4]. A.A Ballman, Growth of piezoelectric and ferroelectric materials by the Czochralski technique, J. American Ceram. Soc. 48 ,pp.112 (1965)
[5]. P.Lerner,C .Legras and J.P.Duman, Stoechiometric des monocristaux de metaniobate delithium, J. Crystal Growth 3 ,pp.231 (1968)
[6]. Fay H,Alford W J, Dess H M.Appl. Phys, Lett. (12) pp.69 (1968)
[7]. Peterson G E,Carnecale A. J, Chem. Phys, (56) pp.48(1972)
[8]. Smyth D M. In:proceeding of the sixth IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectrics, June, pp.115,(1986)
[9]. P.Lerner,C .Legras and J.P.Duman, Stoechiometric des monocristaux de metaniobate delithium, J. Crystal Growth 3 pp.231 (1968)
[10]. Rebouta L,Sliva M F Da,Soantos M T,Sanz-Garcia J A,Agullo-Lopez F,Nuel.Instru,Meth.B,pp.495(1990)
[11]. A.Reisman and F.Holtzberg, “Stoechiometric Des Monocristaux De Metaniobate De Lithium”, Journal of Crystal Growth , Vol 3, Iss 4, pp. 231 (1968)
[12]. Y.S. Luh, R.S. Feigelson, M.M. Fejer and R.L. Byer, “Ferroelectric domain structures in LiNbO3 single crystal fibers”, Journal of Crystal Growth, Vol 78, pp. 135 (1986)
[13]. M.Jurisch and W.Loser,“Analysis of periodic nonrotational W striation in MoSingle Crystals due to nonsteady thermocapillary convection”, Journal of Crystal Growth, Vol 102, pp.214 (1990)
[14]. N.B. Ming, J.F. Hong and D. Feng, ”The growth striations and ferroelectricdomain structures in Czochralski-grown LiNbO3 single crystals”, J. Material Science, Vol 17, pp.1663 (1982)
[15]. J. Chen, Q. Zhou, J.F. Hong, W.S. Wang, N.B. Ming, D. Feng and C.G. Feng, “Influence of growth striations on para-ferroelectric phase transitions: Mechanism of the formation of periodic laminar domains in LiNbO3 and LiTaO3”, J. Appl. Phys. Vol 66, pp.336 (1989)
[16]. B.C. Grabmaier and F.Otto,Growth and investigation of MgO dooped LiNbO3,J.Crystal Growth.79,pp.628-688 (1986)
[17]. S. Sudo,A. Cordova-Plaza,R.L. Byer and H.J.Shaw,MgO:LiNbO3 single-crystal fiber with magnesium-ion in-diffused cladding, Optics Letters,12,pp.938-940 (1987)
[18]. Hitoshi Oguri,Hiroshi Yamamura and Toshihiro Orito, Growth of Mgo-doped LiNbO3 single crystal fiber by a novel drawing down method, J.Crystal Growth 110,pp.669-676 (1991)
[19]. Yongfa Kong, Jinke Wen and Huafu Wang, Dislocation and subgrain boundaries in high magnesium-doped lithium niobate ,J.Crystal Growth 140,pp.45-50 (1994)
[20]. A.Z. Han, Y.K. Gao and S.W. Su, J. Synthetic Crystals,
Vol 24, pp.160 (1995)
[21]. S.Kan,M. Sakamoto,Y.Okano,D.H Yoon,T.Fukuda,O.Oguri and T. Sasaki, Photorefraction dependent on composition in LiNbO3 crystals withand without MgO doping, Cryst.Res.Technol.31,pp.353-357 (1996)
[22]. Woo-Seok Yang,Han-Young Lee,Dae-Ho Yoon,”Segregation and laser properties of Er/Mg co-doped LiNbO3 single crystal”,Journal od Crystal Growth 244,pp.49-52 (2002)
[23]. Liangsheng Shia, Rui Wangb, Biao Wangb,
“Photo-refractive properties of Mg:In:Fe:LiNbO3 crystal”,Journal of Crystal Growth 256,pp.103–106 (2003)
[24]. G. Zhang, J. Xu, S. Liu, SPIE Proc. V2529 (1995) 14.
[25]. D. L. Sun, Y. Hang, L. H. Zhang, G. Z. Luo, S. N. Zhu, P. K. Lim, and W. W. Hung,“Growth of near-stoichiometric LiNbO3 crystals and Li2O contents determination”,Cryst. Res. Technol. 39, No. 6, pp.511 – 515 (2004)
[26]. Haili Wanga, Yin Hanga, Lianhan Zhanga, Jun Xua, Mingzhu Hea, Shining Zhub,Yongyuan Zhub, Shengming Zhoua,“Growth and characterization of Mg-doped near
stoichiometric LiNbO3 crystal”, Journal of Crystal Growth 262 ,pp.313–316 (2004)
[27]. Luh Y.S.Fejer M M,Byer R L,Felglson R S,J.Crystal growth,pp264 (1987)
[28]. P.F. Bordui, R.G. Normood, D.H. Jundt and M.M. Fejer, “Preparation and characterization of off-congruent lithium niobate crystals, Journal of Applied Physics”, Vol 71, pp.875 (1992)
[29]. G. Malovichko, V.G. Grache, L.P. Yurchenko, V.Ya. Proshko, E.P. Kokanyan and V.T. Gabrielyan, Physics Status Solidi (a) Vol 133, pp. K29 (1992)
[30]. K. Polgár, Á. Péter and I. Földvéri, “Crystal growth and
Stoichiometric of LiNbO3 prepared by the flux method”,
Optical Materials, Vol 19, pp.7 (1997)
[31]. K. Kitamura, J.K. Yamamoto, N. Iyi, S. Kimura and T. Hayashi, “Stoichiometric LiNbO3 single crystal growth by double crucible Czochralski method using automatic powder supply system”, Journal of Crystal Growth, Vol 116, pp.327 (1992)
[32]. 廖光忠,”MgO:LiNbO3晶纖LHPG法生長研究”,中央大學機械所碩士論文,pp.50(1997)
[33]. Kling A,Kollewe D, Gagmaier B C.Nuc. Instru.,Meth. B,pp.232 (1992)
[34]. Y Watanabe, T Sota, K Suzuki, N Iyi, K Kitamura and S Kimura Dept. of Electr. Eng., Waseda Univ., Tokyo, Japan
Print publication: Issue 18 (1 May 1995)
[35].林敬二,江志強,”紅外線光譜分析”,材料分析,pp.508(1998)

指導教授

陳志臣(Jyh-Chen Chen)

審核日期

2005-5-3

推文