Пьезоэлектрический материал на основе лангасита Советский патент 1992 года по МПК C30B29/34 C30B15/00 

Изобретение относится к производству монокристаллов лантан-галлиевого силиката и может найти практическое применение в качестве пьезоэлектрических резонаторов и монолитных фильтров системы радиосвязи и других устройств на объемных и поверхностных акустических волнах.

Цель изобретения - улучшение пьезоэлектрических параметров, уменьшение индуктивности, а также повышение термостабильности и обеспечение работоспособности в области комнатных температур для прямых срезов.

Предлагаемые модифицированные монокристаллы лангасита получают следующим образом.

Исходные порошки оксидов квалификации ос,ч прокаливают: оксид лантана при 1100±20°С, оксид галлия при 900±20°С, диоксид кремния при 300±20°С, оксид алюминия при 900±20°С и/или диоксид титана при 800±20°С. Затем взвешенные в расчетном стехиометрическом соотношении исходные компоненты перемешивают насухо в барабанах со стержневыми мелющими телами, увлажняют водой (100 мл воды на 1 кг смеси) и таблетируют порошок при удельном давлении прессования 250 МПа. После сушки таблетки обжигают в камерных печах при 1400±20°С в течение 4 ч. Таблетки шихты заплавляют в платиновый тигель при температуре примерно 1490±10°С, используя установку типа Донец-1 с радиочастотным нагревом. Монокристаллы выращивают путем вытягивания на ориентированную затравку методомЧохральского. Выращенные монокристаллы механически разрезают на ориентированные пластинки - пьезоэле- менты. Введение в исходную смесь оксида алюминия или диоксида титана улучшает

сл о о ю сл

сыпучие свойства исходных nopouiKOB и позволяет проводить смешение не в жидкой фазе(спирт, вода), а насухо, что значительно упрощает и сокращает процесс синтеза

щихты.

В таблице приведены параметры пье- зозлементое, изготовленных из монокристаллов лангасита, модифицированных алюминием и титаном при различном соотношении замещаюлцих ионов, в сравнении с аналогичными параметрами пьезозлемен- тов, изготовленных из монокристаллов лангасита Все сравниваемые образцы лангасита. Все сравниваемые образцы имеют одинаковые срезы для возбуждения про- дольных колебаний в интервале частот 125-130 к Гц.

Как видно из таблицы, пьезоэлементы. изготовленные из модифицированных монокристаллов лангасита. обладают более высокой добротностью, меньшей индуктивностью, температура максимума их темпе- ратурно-частотной характеристики (То) находится в области комнатной температуры. Значение величины То -20°С при введении титана является положительным результатом в том смысле, что при стремлении получить То - необходимо использовать ориентации ЛГС-Т. равные или близкие к нулевым (прямой срез). При этом все параметры модифицированного монокристалла улучшатся по сравнению с параметрами оптимальных ориентации ЛГС: индуктивность уменьшается на 10-12%, резонансный промежуток увеличивается на

10%.

Выход за предельные значения вводимых оксидов нецелесообразен, при уменьшении содержания алюминия и титана (пример 1 и 5) параметры пьезоэлементов не отличаются от лангасита. увеличение содержания алюминия и титана приводит к

0

0

исчезновению пьезоэлектрических свойств монокристаллов (примеры 4 и 9).

Таким образом, введение модифицирующих добавок в указанных пределах обеспечивает достижение поставленной цели.

При выращивании монокристаллов лангасита с добавками титана или алюминия улучшаются также технологические условия их роста. Так как оксиды галлия и кремния при малых градиентах, обладая повышенной способностью к переохлаждению расплавов, способствует росту ограненных монокристаллов лангасита, добавка алюминия или титана в шихту уменьшает степень 5 переохлаждения расплава и способствует росту менее ограниченных кристаллов. В модифицированных монокристаллах также меньше выражены ростовая поперечная слоистость и объемный дефект, кристаллы менее окрашены.

Формула изобретения

1.Пьезоэлектрический материал на основе лангасита, содержащий оксиды лантана, галлия и кремния, отличающийся тем, что, с целью улучшения пьезоэлектрических параметров, материал дополнительно содержит алюминий и/или титан в соответствии со следующей химической формулой

LaaGas-xAlxSh-yTiyOn.

2.Пьезоэлектрический материал по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения индуктивности, он содержит алюминий в количестве х 0,3-0,5 при у 0.

3.Пьезоэлектрический материал по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения термостабильности и обеспечения работоспособности в области комнатных температур для прямых срезов, он содержит титан в количестве у 0,1-0,3 при х 0.

5

0

5

0

Изобретение относится к производству монокристаллов лантан-галлиевого силиката (лангасита), может найти применение для изготовления пьезоэлектрических резонаторов и монолитных фильтров системы радиосвязи и других устройств на объемных и поверхностных акустических волнах и обеспечивает улучшение пьезоэлектрических параметров, уменьшение индуктивности, а также повышение термостабильности и обеспечение работоспособности в области комнатных температур для прямых срезов. Материал на основе лангасита, содержащий оксиды лантана, галлия и кремния, дополнительно содержит алюминий и/или титан в соответствии со следующей химической формулой LaaCas-xAixSii-yTiyOi i. Количество алюминия соответствует х 0.3-0,5, а ти- танау 0,,3. Величина средней добротности Q приблизительно 26 10, а индуктивность 7,7-7,5. 2 з.п. ф-лы. 1 табл. ел