產學合作計畫：等化學計量比鈮酸鋰單晶區熔提拉製程之開發(3/3)

Abstract

本產學計畫「等化學計量比鈮酸鋰單晶區熔提拉製程之開發」，於第一年度 已完成長晶設備的安裝及修改，並已可用於共熔組成鈮酸鋰單晶的生長，而生長 出之鈮酸鋰晶體，其組成偏差小於6%。然而由於晶體的等徑生長易受溫場影響 而使晶體直徑有所變動，我們於第二年度的計畫執行期限開始，便著手研發晶體 秤重系統，目前已可實際用於晶體之等徑生長，且晶體之生長程序也完全自動 化。我們目前所生長的鈮酸鋰晶體，其直徑變動小於1mm 。 我們並於第二年度計畫中，添購內緣切割機及精密研磨機。所製成之鈮酸鋰 晶片，目前已與商業化的晶片表面品質相近。此外，晶片的製成時間也較以往大 大的縮短了許多。第二年度的計畫執行重點為生長1 吋直徑的SLN 晶體，我們 目前已完成1mol%MgO 摻雜及2mol%ZnO 摻雜之SLN 晶體，晶體的直徑約1 吋、長約4 吋，且其直徑控制良好，且晶體內無具觀缺陷。而SLN 晶體的組成 及品質分佈，我們也已進行晶片的穿透度量測、cutoff 吸收波長量測、居禮溫度 量測及晶體折射率量測，由完成的量測結果來分析，SLN 晶體的組成分佈偏差 約在5%以下。而經過數次的晶體生長實驗，晶體生長過程，及晶體的性質量測的再現性良好。第三年度的計畫執行重點為生長兩吋直徑的SLN 晶體，經過熱場改良，我 們已經成功生長出兩吋1mol%MgO 摻雜及2mol%ZnO 摻雜之SLN 晶體，並且 利用過量鋰進料方式使晶體成分更趨近於等比計量。此外我們成功生長出單一電 疇的SLN 晶體，省略高電壓反轉步驟，並利用其成功製作PPSLN 晶片。 整體而言，我們以ZLCz 法生長SLN 晶體之程序開發非常成功，可媲美 OXIDE 公司的雙坩堝法，但因可直應用於傳統的單晶堤拉爐上，設備更為低廉 簡便。此外我們成功建立起上秤重自動控制系統，並訂出切割、研磨、拋光步驟 及晶體評價方式。在晶體的性質量測及組成控制方面都有相當不錯的結果。在初 步的應用測試上，已可成功製作出PPSLN 晶片，對於光電產業上游材料的開發生產，有著非凡的意義。