[发明专利]一种大尺寸X轴或Y轴掺镁铌酸锂单晶极化装置及方法

说明书

一种大尺寸X轴或Y轴掺镁铌酸锂单晶极化装置，包括：极化炉，用于掺镁铌酸锂单晶的极化；坩埚，内置于极化炉，作为极化容器；弧形负电极、弧形正电极，相对设置且分别连接有引出线引出至极化炉外；掺镁铌酸锂单晶，立放于坩埚内且处于弧形负电极、弧形正电极所围的柱面空间内；所述坩埚、弧形负电极、弧形正电极、掺镁铌酸锂单晶之间填充LN晶粉。本发明采用立放的方式取代现有的卧放方式，避免了极化过程中可能出现的各种极化失败的风险，使得掺镁铌酸锂单晶单畴化完全，成功率高。

技术领域

本发明涉及掺镁铌酸锂单晶极化领域，具体涉及一种大尺寸X轴或Y轴掺镁铌酸锂单晶极化装置及方法。

背景技术

掺镁铌酸锂单晶是一种优良的多功能单晶材料，相比传统铌酸锂(LiNbO3)具有更高的抗激光损伤阈值、更低的极化反转电压、更低的体电阻率以及更宽的通光范围等显著优势。现有的掺镁铌酸锂单晶尺寸主要是3英寸、4英寸，尺寸有限，随着IT器件的半导体平面工艺的进一步集成、器件的频率的进一步提高，要求单晶片在大尺寸高精度的平面工艺设备上流片，随即对掺镁铌酸锂的晶棒直径提出了更高的要求，6-12英寸规格甚至更高规格的掺镁铌酸锂单晶片将成为主流尺寸规格。

掺镁铌酸锂单晶制备工艺中必须的环节是极化，利用极化技术，在掺镁铌酸锂单晶中构造出具有相反极化方向的极化区域，从而在铌酸锂晶体中形成畴壁结构。

现有技术采用的方法是把X切掺镁铌酸锂单晶圆柱平躺，下侧平躺在负电极上，下侧与负电极间填有LN(铌酸锂)晶粉，上侧采用LN晶粉拌有胶水与正电极粘在一起，再放入极化炉中，升至居里温度以上，施加电场进行极化。但现有技术存在以下缺点：1)高温时晶粉(上侧与正电极间的晶粉)粉化，导致晶粉堆塌崩，正电极翻倒，导致极化失败；2)大尺寸单晶体重大，重压之下，负电极易发生电腐蚀，同时发热而熔蚀下侧面，导致晶体开裂。

发明内容

根据背景技术提出的问题，本发明提供一种大尺寸X轴或Y轴掺镁铌酸锂单晶极化装置及方法来解决，接下来对本发明做进一步地阐述。

一种大尺寸X轴或Y轴掺镁铌酸锂单晶极化装置，包括：

极化炉，用于掺镁铌酸锂单晶的极化；

坩埚，内置于极化炉，作为极化容器；

弧形负电极、弧形正电极，相对设置且分别连接有引出线引出至极化炉外；

掺镁铌酸锂单晶，立放于坩埚内且处于弧形负电极、弧形正电极所围的柱面空间内；

所述坩埚、弧形负电极、弧形正电极、掺镁铌酸锂单晶之间填充LN晶粉。

可选地，所述坩埚采用高温状态下保持绝缘且不与LN晶粉发生化学反应的氧化铌坩埚。

可选地，所述坩埚采用圆柱状，所述掺镁铌酸锂单晶同轴设置于坩埚内部；保证掺镁铌酸锂单晶受热均匀。

可选地，所述坩埚包括一埚底和两半圆侧壁，所述的两半圆侧壁通过耐温丝绑定固定而放置于埚底上。采用此种结构和安装方式，掺镁铌酸锂单晶可直接平移至坩埚内，剩余了在垂直空间内的升降操作，降低了垂直空间的安装要求。

可选地，所述弧形负电极、弧形正电极与掺镁铌酸锂单晶的两个Z面对齐。

可选地，所述埚底的外边缘设置有竖向凸起的凸缘部，所述半圆侧壁放置于凸缘部上。所述凸缘部的作用除了承载两半圆侧壁外，还可与埚底形成预灌装LN晶粉的底腔，预灌装LN晶粉时采用过量灌装的方式，通过以刮板划过凸缘部顶面的方式即可得到平整的LN晶粉层。

可选地，所述LN晶粉为富铌掺镁铌酸锂晶粉，掺镁3～6mol％，Li/Nb为48:38/51.62。

一种基于大尺寸X轴或Y轴掺镁铌酸锂单晶极化装置的极化方法，包括以下步骤：