有機金属化合物の湿式エピタキシー反応制御による圧電性LiNbO_3膜の作製

控制有机金属化合物湿法外延反应制备压电LiNbO_3薄膜

基本信息

批准号：
62604559
负责人：
平野眞一
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62604559/
关键词：
LiNbO_3 金属アルコキシド加水分解反応結晶化選択的配向

项目摘要

本研究は, 表面弾性波素子, 電圧機能素子, 集積光学回路素子として注目されているLiNbO_3の結晶性配向膜の合成のための, 有機金属化合物の溶液中での配位状態と結晶化過程の制御因子について研究することを目的としている. 出発有機金属化合物として, リチウムエトキシド(LiOEt)とニオブエトキシド(Nb(OEt)_5)の等比組成試料を用いた. 脱水, 精製したエタノール中での溶解反応によって, 中間化合物として, ダブルアルコキシドが生成することを見出した. この注意深い反応によって生成するダブルアルコキシドの加水分解によって, 250°Cの低温で化学量論性の結晶性LiNbO_3の合成が可能となった. 有機金属アルコキシドの溶解中反応は, FTIR, NMRによって, 逐次解析を行ない, 反応過程を追跡しつつ, 縮合反応を制御することが必要であった.LiNbO_3粉末の合成結果をもとにして, 加水分解用の水の量を調節し, 金属アルコキシドの縮合による溶液の粘性制御を行った. 粘性を6〜7cPに調節することによって, 基板上に膜をデップコーテングすることが可能であることを見出した. この生成膜を250°C以上に加熱することによって, 結晶性のLiNbO_3膜の合成が可能となった. シリコン基板上に生成させた結晶性の LiNbO_3膜は選択的配向を示さなかったが. サファイア基板上に生成させた膜は選択的配向を示し, サファイア(d-Al_2O_3)における酸素充テン層と LiNbO_3の酸素充てん層とのマッチングが, 生成するLINbO_3結晶性膜の配向を規制することが明らかになった. この基板とLiNbO_3との界面制御によるエピタキシー反応によって, 各方位に配向した結晶性のLiNbO_3選択配向膜の作製が可能であることを見出した. 今後は溶液反応のより厳密な制御と結晶化過程の制御による材料創製のための反応制御因子を明らかにしていくことが必要である.

本研究研究了有机金属化合物在溶液中的配位态和结晶过程，以合成作为表面声波器件、电压功能器件和集成光路器件而备受关注的LiNbO_3晶体取向薄膜。作为起始有机金属化合物，我们使用了乙醇锂（LiOEt）和乙醇铌（Nb(OEt)_5）等组成的样品，我们发现双醇盐在纯化的乙醇中通过脱水和溶解反应生成了中间体化合物。通过这种仔细的反应产生的醇盐使得能够在250℃的低温下合成化学计量的晶体LiNbO_3。有机金属醇盐溶解过程中的反应需要使用FTIR和NMR进行连续分析，以控制缩合反应，同时跟踪反应过程。根据LiNbO_3粉末的合成结果，通过调节分解水的量来控制水合反应。通过金属醇盐的缩合来调节溶液的粘度通过将粘度调节至6至7cP，我们发现，通过将形成的膜加热到250℃以上，可以在基板上浸涂膜，从而可以合成结晶LiNbO_3膜。在蓝宝石基板上产生的结晶LiNbO_3膜没有表现出。选择性取向，但在蓝宝石衬底上生长的薄膜表现出选择性取向，与蓝宝石中的充氧层（d-Al_2O_3）类似。研究表明，LiNbO_3与充氧层的匹配调节了所形成的LINbO_3晶体薄膜的取向，通过控制该衬底与LiNbO_3之间的界面，我们发现形成了在各个方向上取向的晶体LiNbO_3。可以制造选择性取向的薄膜。未来，有必要通过更精确地控制溶液反应和控制结晶过程来阐明制造材料的反应控制因素。