Lityum niyobat - Lithium niobate

Lityum niyobat
Linbo3 Unit Cell.png
LiNbO3.png
__ Li+     __ Nb5+     __ Ö2−
İsimler
Diğer isimler
Lityum niyobyum oksit, lityum niyobyum trioksit
Tanımlayıcılar
3 boyutlu model (JSmol )
ChemSpider
ECHA Bilgi Kartı100.031.583 Bunu Vikiveri'de düzenleyin
PubChem Müşteri Kimliği
Özellikleri
LiNbO3
Molar kütle147.846 g / mol
Görünümrenksiz katı
Yoğunluk4,65 g / cm3 [1]
Erime noktası 1.257 ° C (2.295 ° F; 1.530 K)[1]
Yok
Bant aralığı4 eV
nÖ 2.30, ne 2.21[2]
Yapısı
üç köşeli
R3c
3 m (C3v)
Tehlikeler
Ölümcül doz veya konsantrasyon (LD, LC):
LD50 (medyan doz )
8000 mg / kg (oral, sıçan)[3]
Aksi belirtilmedikçe, veriler kendi içlerindeki malzemeler için verilmiştir. standart durum (25 ° C'de [77 ° F], 100 kPa).
☒N Doğrulayın (nedir KontrolY☒N ?)
Bilgi kutusu referansları

Lityum niyobat (LiNbÖ3) doğal olmayan bir tuz oluşan niyobyum, lityum, ve oksijen. Tek kristalleri, optik dalga kılavuzları, cep telefonları, piezoelektrik sensörler, optik modülatörler ve çeşitli diğer doğrusal ve doğrusal olmayan optik uygulamalar için önemli bir malzemedir.[4] Lityum niyobat bazen marka adıyla anılır linobat.[5]

Özellikleri

Lityum niyobat renksiz bir katıdır ve suda çözünmez. Bir üç köşeli kristal sistemi eksik olan inversiyon simetrisi ve görüntüler ferroelektrik, Pockels etkisi, piezoelektrik etki, fotoelastisite ve doğrusal olmayan optik polarize edilebilirlik. Lityum niyobatın negatif tek eksenli çift ​​kırılma bu biraz bağlıdır stokiyometri kristal ve sıcaklık. 350 ile 5200 arası dalgaboyları için şeffaftır nanometre.

Lityum niyobat şu şekilde katılabilir: magnezyum oksit Bu, optik hasara karşı direncini (aynı zamanda foto kırılma hasarı olarak da bilinir) arttırır. optik hasar eşiği. Mevcut diğer katkı maddeleri Fe, Zn, Hf, Cu, Gd, Er, Y, Mn ve B.

Büyüme

Tek kristaller lityum niyobat kullanılarak yetiştirilebilir. Czochralski süreci.[6]

Z-kesimli, tek kristalli Lityum Niobat gofret

Bir kristal büyüdükten sonra, farklı yöndeki gofretler halinde dilimlenir. Yaygın yönlendirmeler, Z-kesim, X-kesim, Y-kesim ve önceki eksenlerin döndürülmüş açılarıyla kesimlerdir.[7]

Nanopartiküller

Nanopartiküller lityum niyobat ve niyobyum pentoksit düşük sıcaklıkta üretilebilir.[8] Tam protokol, NbCl'de LiH kaynaklı bir azalma anlamına gelir5 bunu takiben yerinde düşük değerlikli niyobyum nano oksitlere spontan oksidasyon. Bu niyobyum oksitler hava atmosferine maruz bırakılarak saf Nb2Ö5. Son olarak, kararlı Nb2Ö5 lityum niyobat LiNbO'ya dönüştürülür3 LiH fazlalığının kontrollü hidrolizi sırasında nanopartiküller.[9] Yaklaşık 10 nm çapında lityum niyobatın küresel nanopartikülleri, sulu bir LiNO solüsyonu karışımı ile bir mezogözenekli silika matrisin emprenye edilmesiyle hazırlanabilir.3 ve NH4NbO (C2Ö4)2 ardından bir kızılötesi fırında 10 dakika ısıtma.[10]

Başvurular

Lityum niyobat, telekomünikasyon pazarında yaygın olarak kullanılmaktadır, örn. içinde cep telefonları ve optik modülatörler.[11] Üretimi için tercih edilen malzemedir yüzey akustik dalgası cihazlar. Bazı kullanımlar için değiştirilebilir lityum tantalat, LiTaÖ3. Diğer kullanımlar lazer frekans ikiye katlama, doğrusal olmayan optik, Pockels hücreleri, optik parametrik osilatörler, Q-anahtarlama lazerler için cihazlar, diğer acousto-optik cihazlar optik anahtarlar gigahertz frekansları vb. için mükemmel bir malzemedir. optik dalga kılavuzları. Ayrıca optik uzaysal alçak geçiren (kenar yumuşatma ) filtreler.

Geçtiğimiz birkaç yılda lityum niyobat, bir tür elektrostatik cımbız olarak uygulamalar buluyor, optoelektronik cımbız olarak bilinen bir yaklaşım, çünkü efekt, ışığın uyarılmasını gerektiriyor.[12][13] Bu etki mikrometre ölçekli parçacıkların yüksek esneklikle ince manipülasyonuna izin verir, çünkü cımbızlama eylemi aydınlatılmış alanla sınırlıdır. Etki, ışıklı nokta içinde ışığa maruz kalma sırasında (1-100 kV / cm) oluşan çok yüksek elektrik alanlarına dayanır. Bu yoğun alanlar, canlı organizmaları çeşitli şekillerde etkileyebildikleri için biyofizik ve biyoteknolojide de uygulamalar bulmaktadır.[14] Örneğin, görünür ışıkla uyarılan demir katkılı lityum niyobatın tümöral hücre kültürlerinde hücre ölümü ürettiği gösterilmiştir.[15]

Periyodik olarak kutuplanmış lityum niyobat (PPLN)

Periyodik olarak kutuplanmış lityum niyobat (PPLN) alan mühendisliği ile üretilmiş bir lityum niyobat kristalidir, esas olarak yarı faz eşleşmesi içinde doğrusal olmayan optik. ferroelektrik etki alanları alternatif olarak + c ve −c yön, tipik olarak 5 ile 35 arası bir periyot µm. Bu aralığın daha kısa süreleri şunlar için kullanılır: ikinci harmonik nesil uzun olanlar için optik parametrik salınım. Periyodik kutuplama periyodik olarak yapılandırılmış elektrot ile elektriksel kutuplama ile elde edilebilir. Kristalin kontrollü ısıtılması, ince ayar yapmak için kullanılabilir faz uyumu sıcaklık ile hafif bir dağılım değişikliği nedeniyle ortamda.

Periyodik kutuplama, lityum niyobatın doğrusal olmayan tensörünün en büyük değerini kullanır, d33 = 27 pm / V. Yarı faz eşleştirme, tam d'nin 2 / π'si (% 64) olan maksimum verimlilik verir33, yaklaşık 17 pm / V.[16]

İçin kullanılan diğer malzemeler periyodik kutuplama geniş bant aralığı inorganik kristaller gibi KTP (sonuçlanan periyodik olarak kutuplanan KTP, PPKTP ), lityum tantalat ve bazı organik malzemeler.

Periyodik kutuplama tekniği, yüzey oluşturmak için de kullanılabilir nano yapılar.[17][18]

Bununla birlikte, düşük ışık kırılma hasar eşiği nedeniyle, PPLN yalnızca sınırlı uygulamalar bulur: çok düşük güç seviyelerinde. MgO katkılı lityum niyobat, periyodik olarak kutuplanmış yöntemle üretilir. Periyodik olarak kutuplanmış MgO katkılı lityum niyobat (PPMgOLN) bu nedenle uygulamayı orta güç seviyesine genişletir.

Sellmeier denklemleri

Sellmeier denklemleri Olağanüstü indeks için, kutuplama periyodunu ve yarı-faz uyumu için yaklaşık sıcaklığı bulmak için kullanılır. Jundt[19] verir

0,4 ila 5 dalga boyları için 20 ila 250 ° C arası geçerlidir mikrometre daha uzun dalga boyu için[20]

hangisi için geçerlidir T = 25 ila 180 ° C, dalga boyları λ 2,8 ila 4,8 mikrometre arasında.

Bu denklemlerde f = (T − 24.5)(T + 570.82), λ mikrometre cinsindendir ve T ° C cinsindendir.

Daha genel olarak MgO katkılı sıradan ve olağanüstü indeks için LiNbÖ3:

,

ile:

Parametreler% 5 MgO katkılı CLN% 1 MgO katkılı SLN
nenÖne
a15.7565.6535.078
a20.09830.11850.0964
a30.20200.20910.2065
a4189.3289.6161.16
a512.5210.8510.55
a61.32×10−21.97×10−21.59×10−2
b12.860×10−67.941×10−74.677×10−7
b24.700×10−83.134×10−87.822×10−8
b36.113×10−8−4.641×10−9−2.653×10−8
b41.516×10−4−2.188×10−61.096×10−4

uyumlu için LiNbÖ3 (CLN) ve stokiyometrik LiNbÖ3 (SLN).[21]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b Özellikler sayfası Crystal Technology, Inc.
  2. ^ "Luxpop". Alındı 18 Haziran 2010. (Değer nD= 589,2 nm, 25 ° C.)
  3. ^ "ChemIDplus - 12031-63-9 - PSVBHJWAIYBPRO-UHFFFAOYSA-N - Lityum niyobat - Benzer yapılar arama, eş anlamlılar, formüller, kaynak bağlantıları ve diğer kimyasal bilgiler".
  4. ^ Weis, R. S .; Gaylord, T. K. (1985). "Lityum Niobat: Fiziksel Özelliklerin ve Kristal Yapının Özeti". Uygulamalı Fizik A: Malzeme Bilimi ve İşleme. 37 (4): 191–203. doi:10.1007 / BF00614817.
  5. ^ Staebler, D.L .; Amodei, J.J. (1972). "LiNbO'da termal olarak sabitlenmiş hologramlar3". Ferroelektrikler. 3: 107–113. doi:10.1080/00150197208235297., görülen Evet, Pochi; Gu, Claire, eds. (1995). Fotorefraktif Doğrusal Olmayan Optikler Üzerine Landmark Kağıtları. World Scientific. s. 182. ISBN  9789814502979.
  6. ^ Volk, Tatyana; Wohlecke, Manfred (2008). Lityum Niobat: Kusurlar, Işık Kırılma ve Ferroelektrik Anahtarlama. Springer. s. 1–9. doi:10.1007/978-3-540-70766-0. ISBN  978-3-540-70765-3.
  7. ^ Wong, K. K. (2002). Lityum Niobatın Özellikleri. Londra, Birleşik Krallık: INSPEC. s. 8. ISBN  0 85296 799 3.
  8. ^ Grange, R .; Choi, J.W .; Hsieh, C.L .; Pu, Y .; Magrez, A .; Smajda, R .; Forro, L .; Psaltis, D. (2009). "Lityum niyobat nanotelleri: sentez, optik özellikler ve manipülasyon". Uygulamalı Fizik Mektupları. 95 (14): 143105. Bibcode:2009ApPhL..95n3105G. doi:10.1063/1.3236777. Arşivlenen orijinal 2016-05-14 tarihinde.
  9. ^ Aufray M, Menuel S, Fort Y, Eschbach J, Rouxel D, Vincent B (2009). "Nanosize Niyobyum Oksitlerin ve Lityum Niyobat Parçacıklarının Yeni Sentezi ve XPS Analizi ile Karakterizasyonu". Nanobilim ve Nanoteknoloji Dergisi. 9 (8): 4780–4789. CiteSeerX  10.1.1.465.1919. doi:10.1166 / jnn.2009.1087.
  10. ^ Grigas, A; Kaskel, S (2011). "LiNbO Sentezi3 nanopartiküller mezogözenekli bir matriste ". Beilstein Nanoteknoloji Dergisi. 2: 28–33. doi:10.3762 / bjnano.2.3. PMC  3045940. PMID  21977412.
  11. ^ Toney James (2015). Lityum Niobat Fotonik. Artech Evi. ISBN  978-1-60807-923-0.
  12. ^ Carrascosa M, García-Cabañes A, Jubera M, Ramiro JB ve Agulló-López F. LiNbO3: Nano nesnelerin büyük paralel manipülasyonu ve modellemesi için bir fotovoltaik substrat. Uygulamalı Fizik İncelemeleri 2: 040605 0 (2015). Doi: 10.1063 / 1.4929374
  13. ^ Garcia-Cabañes A, Blázquez-Castro A, Arizmendi L, Agulló-López F ve Carrascosa M. Lityum Niobat Bazlı Fotovoltaik Optoelektronik Cımbızlarda Son Başarılar Kristaller 8: 65 (2018). Doi: 10.3390 / cryst8020065
  14. ^ Blázquez-Castro A, García-Cabañes A ve Carrascosa M. Ferroelektrik malzemelerin biyolojik uygulamaları. Uygulamalı Fizik İncelemeleri 5: 041101 (2018). Doi: 10.1063 / 1.5044472
  15. ^ Blázquez-Castro A, Stockert JC, López-Arias B, Juarranz A, Agulló-López F, García-Cabañes A ve Carrascosa M. Yığınla indüklenen tümör hücresi ölümü fotovoltaik etki LiNbO3: Görünür ışık ışıması altında Fe. Fotokimyasal ve Fotobiyolojik Bilimler 10: 956-963 (2011). Doi: 10.1039 / c0pp00336k
  16. ^ Meyn, J.-P .; Laue, C .; Knappe, R .; Wallenstein, R .; Fejer, M.M. (2001). "Diyot lazerlerle UV üretimi için periyodik olarak kutuplanmış lityum tantalat üretimi". Uygulamalı Fizik B. 73 (2): 111–114. doi:10.1007 / s003400100623.
  17. ^ S. Grilli; P. Ferraro; P. De Natale; B. Tiribilli; M. Vassalli (2005). "Alan ters desenleme ve diferansiyel dağlama ile uyumlu lityum niyobatta yüzey nano ölçekli periyodik yapılar". Uygulamalı Fizik Mektupları. 87 (23): 233106. Bibcode:2005ApPhL..87w3106G. doi:10.1063/1.2137877.
  18. ^ P. Ferraro; S. Grilli (2006). "Lityum niyobatta mikron altı ters bölgelerin boyutunu ve derinliğini kontrol etmek için direnç modelinin kalınlığını modüle etmek". Uygulamalı Fizik Mektupları. 89 (13): 133111. Bibcode:2006ApPhL..89m3111F. doi:10.1063/1.2357928.
  19. ^ Dieter H. Jundt (1997). "Kırılma indisi için sıcaklığa bağlı Sellmeier denklemi uyumlu lityum niyobatta ". Optik Harfler. 22 (20): 1553–5. Bibcode:1997OptL ... 22.1553J. doi:10.1364 / OL.22.001553. PMID  18188296.
  20. ^ LH Deng; et al. (2006). "Periyodik olarak yoklananlar için Sellmeier denkleminde iyileştirme LiNbÖ3 orta kızılötesi fark-frekans oluşturma kullanarak kristal ". Optik İletişim. 268 (1): 110–114. Bibcode:2006OptCo.268..110D. doi:10.1016 / j.optcom.2006.06.082.
  21. ^ O.Gayer; et al. (2008). "MgO katkılı uyumlu ve stokiyometrik LiNbO3 için sıcaklık ve dalga boyuna bağlı kırılma indisi denklemleri". Appl. Phys. B. 91 (2): 343–348. Bibcode:2008ApPhB..91..343G. doi:10.1007 / s00340-008-2998-2.

daha fazla okuma

  • Ferraro, Pietro; Grilli, Simonetta; De Natale, Paolo, editörler. (2009). Nano Ölçekli İmalat ve Karakterizasyon Teknikleri Dahil Fotonik Uygulamalar için Ferroelektrik Kristaller. Malzeme Biliminde Springer Serileri. 91. doi:10.1007/978-3-540-77965-0. ISBN  978-3-540-77963-6.

Dış bağlantılar