摻鎂鈮酸鋰單晶結晶體內部的微粒在三維空間呈有規律地、周期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構成，整個晶體中質點在空間的排列為長程有序。
基本介紹
- 中文名：摻鎂鈮酸鋰單晶
- 外文名：dopped Mg lithium niobate crystal
- 學科：材料工程
- 領域：工程技術
定義,特點,原理,製備方法,實例,
定義
摻鎂鈮酸鋰單晶結晶體內部的微粒在三維空間呈有規律地、周期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構成，整個晶體中質點在空間的排列為長程有序。
特點
鈮酸鋰單晶(LN單晶)具有優良的壓電性能、電光性能及非線性光學性能。
原理
任雷射技術中IN單晶可以用來製作雷射倍頻器、雷射調製器、雷射參晝振盪器和雷射波導襯底等。但是同成分的LN單晶在中等雷射密度照射下,產生光折射率變化(即光折變).使通過晶體的光束髮生畸變,限制了LN在雷射(尤其是高密度、高強度的雷射)技術中的套用。如果在lN晶體中推人一定最的Mg，可以很好地解決這個問題。
製備方法
單晶生長製備方法大致可以分為氣相生長、溶液生長、水熱生長、熔鹽法、熔體法。最常見的技術有提拉法、坩堝下降法、區熔法、定向凝固法等。
除了眾多的實際工程套用方法外，藉助於計算機和數值計算方法的發展，也誕生了不同的晶體生長數值模擬方法。特別是生產前期的分析和最佳化大直徑單晶時，數值計算尤為重要。
一、揮發法
原理：依靠溶液的不斷揮發，使溶液由不飽和達到飽和過飽和狀態。
條件：固體能溶解於較易揮發的有機溶劑理論上，所有溶劑都可以，但一般選擇60~120℃。
注意：不同溶劑可能培養出的單晶結構不同方法，將固體溶解於所選有機溶劑，有時可採用加熱的辦法使固體完全溶解，冷卻至室溫或者再加溶劑使之不飽和，過濾，封口，靜置培養。
二、擴散法
原理：利用二種完全互溶的沸點相差較大的有機溶劑。固體易溶於高沸點的溶劑，難溶或不溶於低沸點溶劑。在密封容器中，使低沸點溶劑揮發進入高沸點溶劑中，降低固體的溶解度，從而析出晶核，生長成單晶。液體等。一般選難揮發的溶劑，如DMF，DMSO，甘油甚至離子。
條件：固體在難揮發的溶劑中溶解度較大或者很大，在易揮發溶劑中不溶或難溶。
經驗：固體在難揮發溶劑中溶解度越大越好。培養時，固體在高沸點溶劑中必須達到飽和或接近過飽和。
方法：將固體加熱溶解於高沸點溶劑，接近飽和，放置於密封容器中，密封容器中放入易揮發溶劑，密封好，靜置培養。
三、溫差法
原理：利用固體在某一有機溶劑中的溶解度，隨溫度的變化，有很大的變化，使其在高溫下達到飽和或接近飽和，然後緩慢冷卻，析出晶核，生長成單晶。一般，水，DMF，DMSO，尤其是離子液體適用此方法。
條件:：溶解度隨溫度變化比較大。經驗:高溫中溶解度越大越好，完全溶解。
推廣：建議大家考慮使用離子液體做溶劑，尤其是對多核或者難溶性的配合物。
四、接觸法
原理:如果配合物極易由二種或二種以上的物種合成，選擇性高且所形成的配合物很難找到溶劑溶解，則可使原料緩慢接觸，在接觸處形成晶核，再長大形成單晶。一般無機合成，快反應使用此方法。
方法：
1.用U形管，可採用瓊脂降低離子擴散速度。
2.用直管，可做成兩頭粗中間細。
3.用緩慢滴加法或稀釋溶液法(對反應不很快的體系可採用)。
4.緩慢升溫度(對溫度有要求的體系適用)經驗:原料的濃度儘可能的降低，可以人為的設定濃度或比例。0.1g~0.5g的溶質量即可。
五、高壓釜法
原理：利用水熱或溶劑熱，在高溫高壓下，是體系經過一個析出晶核，生長成單晶的過程，因高溫高壓條件下，可發生許多不可預料的反應。
方法：將原料按組合比例放入高壓釜中，選擇好溶劑，利用溶劑的沸點選擇體系的溫度，高壓釜密封好後放入烘箱中，調好溫度，反應1~4小時均可。然後，關閉烘箱，冷至室溫，打開反應釜，觀察情況按如下過程處理：
1.沒有反應--重新組合比例，調節條件，包括換溶劑，調pH值，加入新組分等。
2.反應但全是粉末，且粉末什麼都不溶解，首先從粉末中挑選單晶或晶體，若不成：
A：改變條件，換配體或加入新的鹽，如季銨鹽，羧酸鹽等；
B：破壞性實驗，設法使其反應變成新物質。
3.部分固體，部分在溶液中:首先通過顏色或條件變化推斷兩部分的大致組分，是否相同組成，固體挑單晶，溶液揮發培養單晶，若組成不同固體按1或2的方法處理。
4.全部為溶液--旋蒸得到固體，將固體提純,將主要組成純化，再根據特點接上述四種單晶培養方法培養單晶。
實例
例如，在同成分的LN生長原料中加入5%(mol)的Mg(),生長出來的晶體光學均勻性高。富摻鎂IN晶體的雙折射梯度均在10/cm的數量級，加熱到110(以上則可以消除光折變，因此將晶體的相位匹配溫度提高到這個溫度以上，就能夠抑制光折變影響。富鎂的LN抗強光損傷能力比純IN高兩個數量級(≥7.6x10W/cm)由於其光電導的增加，抗光損傷能力提高。Mg：L.N彌補了純LN的不足，在波導，雷射技術中有更廣的套用。
