[发明专利]一种降低铌酸锂或钽酸锂晶片透明度和电阻率的方法

说明书

本申请公开了一种降低铌酸锂或钽酸锂晶片透明度和电阻率的方法，通过将预处理的铌酸锂晶片或钽酸锂晶片与纯棉纸张或纤维布交替设置，构成层叠结构，在特定的退火炉工艺条件下，对晶片进行还原黑化处理，通过调节纯棉纸张或纤维布厚度与晶片厚度比值，能够可控制备还原程度不同的铌酸锂或钽酸锂黄黑片/灰片，有效解决了晶片黑化速度过快，晶片还原程度难以控制以及晶片完全黑化等问题，同时有效降低晶片电阻率及光穿透率，提升晶片性能，提高晶片质量并降低生产成本，整个工艺制备过程环保、无污染，还原黑化处理工艺精简，能耗低生产效率低，具有优异的实际生产价值。

技术领域

本申请涉及晶体材料技术领域，具体涉及一种降低铌酸锂或钽酸锂晶片透明度和电阻率的方法。

背景技术

铌酸锂(LiNbO₃，LN)钽酸锂(LiTaO₃，LT)晶体机械性能优异，易于生长大尺寸单晶，易加工，并具有优良的电光、双折射、压电、热释电与光生伏特效应等物理特性，广泛应用于滤波器、倍频转换、全息存储等领域，目前，铌酸锂与钽酸锂晶体已成为制造高频/超高频SAW滤波器的主要原料。

铌酸锂与钽酸锂晶体具有明显的热释电性，未经处理的LN、LT晶体电阻率较高，在SAW滤波器制作工序中，当温度变化时，LN、LT衬底表面易聚集大量电荷，难以快速释放导走，容易造成SAW器件梳状电极之间打火，降低器件品质，且LN、LT衬底具有较高曝光波段透过率，光透过衬底后在衬底背面产生较强反射，降低梳状电极图案的分辨率，进而降低SAW滤波器器件性能，现有制备工艺中，通常采用不同还原方法处理LN、LT晶体，来增加晶体中的氧空位浓度，提高晶体的电导率(降低了晶体电阻率)，减弱晶体的热释电性，经还原处理后的LN、LT晶体或者衬底片呈棕色或者黑色，减少了晶体后表面反射，从而提高了SAW器件梳状电极的分辨率，此还原处理过程也被称作“黑化”。

但现有工艺往往采用还原性较强的单质还原剂或还原粉末，LN、LT晶体黑化过程难以控制，晶体还原黑化速度较快，造成晶体完全黑化，LN、LT晶体具有较多的氧空位缺陷，其机械强度降低，晶片在薄膜剥离过程中由于强度过低容易破裂，难以达到研制3.5GHz以上高频/超高频的滤波器的工艺要求，因此制作具有还原程度不同的LN、LT黄黑片/灰片且具有较低电阻率及低曝光波段透过率的高频/超高频滤波器，具有广阔的实际应用前景。

专利CN200910017339.1公开了一种处理铌酸锂或钽酸锂晶片的方法，将一定质量比例的铁粉及钽酸锂粉混合包裹覆盖铌酸锂或钽酸锂晶片，在氮气气氛中对铌酸锂或钽酸锂晶片进行还原黑化处理，经过黑化处理后的晶片电阻率较低，但其还原黑化处理原料包含高活性的铁粉，且混合粉比例调整控制难，存在铁粉过度氧化，还原性粉末难以与晶片充分接触，导致晶片黑化速度及晶片还原程度难以控制，并影响铌酸锂或钽酸锂晶片的压电性质，此外，采用包裹覆盖方式增加了晶片还原黑化处理材料成本。

发明内容

为解决现有技术中，采用强还原性单质或化合物粉末对铌酸锂或钽酸锂晶片进行还原黑化处理，导致晶片完全黑化，难以控制晶片黑化速度及晶片还原程度，导致晶片机械强度降低，晶片在薄膜剥离过程中由于强度过低存在容易破裂的问题以及还原性金属或化合物粉末难与晶片表面充分接触，晶片还原程度不均匀的问题，同时降低晶片电阻率及光穿透率，提升晶片性能，提高晶片质量并降低生产成本，本发明公开了一种降低铌酸锂或钽酸锂晶片透明度和电阻率的方法，具体步骤包括：

(1)将预处理的铌酸锂晶片或钽酸锂晶片与纯棉纸张或纤维布交替设置，形成层叠结构；

(2)将层叠结构置入真空退火炉中，打开真空泵，调节真空压力，随后打开气阀，在惰性气体氛围下，调节退火炉温度及恒温处理时间，对层叠结构进行黑化处理。

在本发明的一些实施方式中，所述步骤(1)中铌酸锂晶片或钽酸锂晶片厚度为0.2-1mm；

在本发明的一些实施方式中，所述步骤(1)中纯棉纸张或纤维布厚度为0.1-5mm；