中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
绝缘体上压电基板(POI)是一种新兴的压电单晶复合薄膜结构材料。POI基板由压电单晶材料薄层(单晶钽酸锂/铌酸锂)、二氧化硅层及高阻硅衬底构成, 采用Smart-Cut工艺制备, 可保证板层高均匀度及高质量的批量生产。通过这种基板可设计满足5G通信要求的高性能集成声表面波(SAW)谐振器和滤波器。基于POI材料制备的SAW器件具有高频、高品质因数(Q)值、低温度敏感性及较大带宽等优良特性, 同时还能在同一芯片上集成多个SAW滤波器, 具有广阔的市场应用前景。该文介绍了POI基板的制备、国内外的研究现状及POI基板在高性能SAW滤波器中的应用, 综述了制备POI基板的关键技术并展望了未来的发展趋势。
绝缘体上单晶钽酸锂薄膜(LTOI) POI基板 声表面波 智能剥离技术 晶体离子注入剥离(CIS) 晶圆键合 LiTaO3-on-insulator(LTOI) piezo-on-insulator(POI) substrate surface acoustic wave (SAW) Smart-Cut process crystal ion slicing(CIS) wafer bonding
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
钽酸锂晶体具有优异的压电性能, 是声表面波(SAW)滤波器广泛使用的衬底材料。该文采用自主研制的提拉单晶炉, 成功生长出4英寸、42°Y方向、外观完整的钽酸锂晶体。经可见及近红外分光光度计测试, 晶体透过率接近80%; 经X线摇摆测试, 其半高全峰宽(FWHM)为28.4″, 单晶性较好; 采用差热分析仪对生长的晶体头尾进行居里温度测试, 居里温度偏差为4.4 ℃。声表面波性能测试结果表明, 钽酸锂晶体的声表面波速度、机电耦合系数和频率温度系数等指标均满足SAW滤波器的使用要求。
钽酸锂 晶体 提拉法 声表面波滤波器 lithium tantalate crystal Czochralski method SAW filter
1 中铁大桥局集团有限公司桥梁结构健康与安全国家重点实验室, 武汉 430034
2 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
3 安徽工业大学材料科学与工程学院, 马鞍山 243002
超高性能混凝土(UHPC)早期自收缩大, 使结构存在收缩开裂风险, 掺入天然多孔活性粉料以激发其火山灰和内养护协同效应可有效降低UHPC自收缩, 改善基体体积稳定性。本文利用煅烧硅藻土以一定体积分数(3%、6%、9%)置换水泥制备UHPC基体, 并对其新拌性能、力学性能、自收缩、耐久性能及孔结构与微观结构进行了系统评价。结果表明: 掺入煅烧硅藻土能显著改善UHPC力学性能和体积稳定性, 并进一步提升其耐久性能; 掺入煅烧硅藻土UHPC基体孔结构得到优化, 孔隙率降低, 孔径细化; 掺入煅烧硅藻土UHPC基体中C-S-H凝胶平均Ca/Si比下降, C-S-H(I)占比提高, 水化产物结构及致密性改善。优化设计条件下, UHPC基体56 d抗压强度提高9%, 56 d抗折强度提高18%, 7 d自收缩下降29%, 28 d快速氯离子迁移系数下降35%, 28 d电通量下降27%。
超高性能混凝土 煅烧硅藻土 自收缩 耐久性能 孔结构 微观结构 ultra-high performance concrete calcined diatomite autogenous shrinkage durability pore structure microstructure
1 重庆文理学院 材料科学与工程, 重庆 402160
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
该文总结了铌镁酸铅系弛豫铁电单晶材料的发展历程, 铌镁酸铅系单晶材料的压电常数由最初的1 540 pC/N提升至4 000 pC/N,制备单晶的主要方法为改进的布里奇曼法。根据单晶的组分不同, 工艺条件也有差别, 在改进其性能的过程中其理论依据逐渐完善, 弛豫铁电单晶高压电效应的根源是单畴剪切压电效应, 在实际研究中可通过宏观或微观地改变局部结构对铁电相进行设计, 使铁电自由能分布曲线变得平坦, 从而达到提高其压电性能的目的。铌镁酸铅基弛豫铁电单晶性能优异, 可替代锆钛酸铅(PZT)陶瓷而广泛用于医用超声探头、水下声纳及压电驱动器等领域。
铌镁酸铅 铁电 弛豫 单晶 压电性能 lead magnesium niobate ferroelectric relaxor single crystal piezoelectric property
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 中国科学院透明光功能无机材料重点实验室, 上海 201899
2 2.中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
单晶光纤即具有光纤形态的单晶材料, 是功能晶体材料一维化发展的重要体现。单晶光纤兼具单晶材料优异的光学性能和激光光纤散热效率高、光束质量高等特点, 有望解决传统玻璃材质激光光纤非线性效应强、热导率低等瓶颈问题, 实现激光峰值功率、脉冲能量等性能的突破。本工作采用自主研制的激光加热基座(Laser-heated Pedestal Growth, LHPG)单晶光纤炉制备了两组Ф0.2 mm×710 mm的Yb3+掺杂Y3Al5O12(Yb:YAG)单晶光纤, 并对其进行了表征。制备的单晶光纤长径比大于3500, 直径波动小于5%, 且表现出一定的柔韧性; X射线摇摆曲线测试结果显示Yb:YAG单晶光纤的结晶质量与所用源棒相比有所提升; EDS线扫描结果证明单晶光纤中的Yb3+沿轴向呈现均匀分布。实验结果表明: 准一维化的单晶光纤具有良好的结晶质量与光学均匀性, 有望成为一种性能优异的高功率激光增益材料。
1 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 201899
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
单晶光纤 (SCF) 是一种将体块晶体与玻璃光纤的优势相结合的新型一维化晶体材料, 其具有优异的物理化学以及热管理性能, 在激光、闪烁、传感等方面具有巨大的应用潜力。目前单晶光纤的主要生长方法有激光加热基座 (LHPG) 法和微下拉 (μ-PD) 法, 其中 LHPG 法生长过程中不需要使用坩埚, 可制备更小直径的单晶光纤,以充分发挥光纤的形态优势。研制了国内具有自主知识产 权的 LHPG 单晶光纤炉, 并生长了 Al2O3、YAG、LuAG 等单晶光纤, 其中 YAG 单晶光纤直径可达 200 μm, 长度为 710 mm, 长径比大于 3500:1。 同时对单晶光纤的直径均匀性、结晶质量等性能进行了研究, 结果表明准一维化的单晶光纤仍具有良好的物化性能。
光纤光学 单晶光纤 激光加热基座法 光纤质量 fiber optics single crystal fiber laser heated pedestal growth fiber quality
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
成功采用提拉法生长了尺寸80 mm×100 mm的Y方向钽酸镓镧压电晶体, 晶体整体透明、无包裹体。采用LCR电桥测量了晶体的相对介电常数, 采用谐振-反谐振法测量了压电应变常数。研究了头尾之间性能差异性, 头尾频率常数均匀性达到99.95%, 表明晶体存在良好的性能均匀性。此外, 还对(010)晶面进行了摇摆曲线和频率温度系数测试, 测得FHMW和TCF值分别为38.5″、1.23ppm/K。
钽酸镓镧 提拉法 压电性能 La3Ga5.5Ta0.5O14 Czochralski method piezoelectric property
