鉭酸鋰

鉭酸鋰是一種化學物質，化學式LiTaO3。無色或淡黃色晶體。三方晶系，畸變鈣鈦礦型結構，點群C63vR3C。密度7.45g/cm3。莫氏硬度5.5～6.0。折射率nD=2.176。介電常數41～53。一次電光係數r12=7.0×10-12m/V，機電耦合係數R15≥0.3。為鐵電晶體，居里點(665±5)℃，自發極化強度50×10-6C/cm2。具有優良的電光、壓、電、熱釋電性能，熱釋電係數為2.3×10-7 C/cm2/K。採用提拉法生長。雷射技術中用作調Q開關，紅外技術中用作熱釋電探測器，電子工業中用以製作濾波器和諧振器。

基本介紹

• 中文名：鉭酸鋰
• 外文名：Lithium tantalate
• 分子式：LiTaO3
• 分子量：235.8871
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉

材料介紹

鐵電相鉭酸鋰晶體是功能材料領域的“萬能”材料。它們具有良好的機械、物理性能和成本低等優點，並且作為非線性光學晶體、電光晶體、壓電晶體、聲光晶體和雙折射晶體等在現今以光技術產業為中心的IT 產業中得到了廣泛的套用。 以前的工作顯示，晶體材料的結構與其光學性能息息相關。 因此，在關注材料性能的同時認真研究其結構特徵是事半功倍的科學工作。詳細研究鉭酸鋰晶體的結構特徵，為進一步改良其性能提供理論上的指導。

晶體結構

室溫下，鉭酸鋰晶體的結晶學特徵類似(屬同一構型晶體) ，雖然這兩個晶體會由於生長方面存在的一些差異而導致其晶體組成的變化，並因此而開展了大量的研究工作，但人們關心和研究最多的還是同成分固熔體鉭酸鋰晶體(CLN、CL T) 和化學計量比鉭酸鋰晶體(SLN、SL T) 。 CLN 和SLN (CL T 和SL T) 之間只存在組成上的差異而出現晶胞參數的變化，但空間群和主要的結晶學對稱性均未發生改變。 大家通常講的鉭酸鋰晶體在概念上包括各種晶體組成的鉭酸鋰。在沿c 軸方向上，這兩個晶體都可視為氧八面體的堆積，基本的重複單元為O6 - LiO6 - Nb ( Ta) O6。LiO6和Nb ( Ta) O6八面體中各組成原子間的化學鍵結合情況，鍵長和鍵價的數值顯示Nb5 + ( Ta5 + ) 和Li + 離子傾向於相互遠離，它們與共用氧平面上的氧離子結合得較鬆弛，而和該結構片段的上下兩端氧平面中的氧離子結合得較緊密。

格位占有情況

在同成分固熔體鉭酸鋰(CLN、CL T) 晶體中，過量的Nb5 + ( Ta5 + ) 離子占據Li + 離子的格位，為保持整個晶體的電中性，在Li + 離子格位上自發地出現了相應數量的空缺(也稱點缺陷) 。鍵價數值上的差別可以理解為什麼是Nb5 + ( Ta5 + ) 離子去爭奪Li + 離子格位， 而不是Li + 離子去搶占Nb5 +( Ta5 + ) 離子格位。 同為六配位的Li + 和Nb5 + ( Ta5 + ) 離子，但Nb ( Ta) - O 鍵結合得較緊密，而Li - O 鍵則較弱。 正是由於弱的Li - O 鍵的存在，一般來說除了W5 + 離子外，其它的離子在進入鉭酸鋰晶體格位時，一律選擇易於占領的Li + 離子格位。 通常來說，Nb5 + ( Ta5 + ) 離子格位是很穩固的。 晶體中空的氧八面體不能被任何離子占用，被稱為結構上的空位，這也正是這一類型晶體在結構上的獨特之處。

離子的位移

當外界條件變化時(如改變晶體的組成等) ，鉭酸鋰晶體中的陽離子只在c 軸方向上移動，這也是一個很有趣的現象。 根據以前的工作經驗和計算結果晶體中 Li + 離子的濃度增加時(從CLN、CL T到SLN、SL T) ， Li + 離子應向 c 軸方向移動。

總結

通過對鉭酸鋰的晶體結構和組成化學鍵的理論研究，指出了它們結構上的一些有意義的特徵，相信會對進一步了解該晶體的結構和性能有理論上的指導意義。首次報導有關此類晶體中與晶體組成相關的離子位移研究，對CLN 和SLN 的結構研究還有待進一步的開展。