钽酸锂

化学物质

钽酸锂是一种化学物质，化学式LiTaO3。无色或淡黄色晶体。三方晶系，畸变钙钛矿型结构，点群C63vR3C。密度7.45g/cm3。莫氏硬度5.5～6.0。折射率nD=2.176。介电常数41～53。一次电光系数r12=7.0×10-12m/V，机电耦合系数R15≥0.3。为铁电晶体，居里点(665±5)℃，自发极化强度50×10-6C/cm2。具有优良的电光、压、电、热释电性能，热释电系数为2.3×10-8 C/cm2·K。采用提拉法生长。激光技术中用作调Q开关，红外技术中用作热释电探测器，电子工业中用以制作滤波器和谐振器。

材料介绍

铁电相钽酸锂晶体是功能材料领域的“万能”材料。它们具有良好的机械、物理性能和成本低等优点，并且作为非线性光学晶体、电光晶体、压电晶体、声光晶体和双折射晶体等在现今以光技术产业为中心的IT 产业中得到了广泛的应用。以前的工作显示，晶体材料的结构与其光学性能息息相关。因此，在关注材料性能的同时认真研究其结构特征是事半功倍的科学工作。详细研究钽酸锂晶体的结构特征，为进一步改良其性能提供理论上的指导。

晶体结构

室温下，钽酸锂晶体的结晶学特征类似(属同一构型晶体) ，虽然这两个晶体会由于生长方面存在的一些差异而导致其晶体组成的变化，并因此而开展了大量的研究工作，但人们关心和研究最多的还是同成分固熔体钽酸锂晶体(CLN、CL T) 和化学计量比钽酸锂晶体(SLN、SL T) 。 CLN 和SLN (CL T 和SL T) 之间只存在组成上的差异而出现晶胞参数的变化，但空间群和主要的结晶学对称性均未发生改变。大家通常讲的钽酸锂晶体在概念上包括各种晶体组成的钽酸锂。在沿c 轴方向上，这两个晶体都可视为氧八面体的堆积，基本的重复单元为O6 - LiO6 - Nb ( Ta) O6。LiO6和Nb ( Ta) O6八面体中各组成原子间的化学键结合情况，键长和键价的数值显示Nb5 + ( Ta5 + ) 和Li + 离子倾向于相互远离，它们与共用氧平面上的氧离子结合得较松弛，而和该结构片段的上下两端氧平面中的氧离子结合得较紧密。

格位占有情况

在同成分固熔体钽酸锂(CLN、CL T) 晶体中，过量的Nb5 + ( Ta5 + ) 离子占据Li + 离子的格位，为保持整个晶体的电中性，在Li + 离子格位上自发地出现了相应数量的空缺(也称点缺陷) 。键价数值上的差别可以理解为什么是Nb5 + ( Ta5 + ) 离子去争夺Li + 离子格位，而不是Li + 离子去抢占Nb5 +( Ta5 + ) 离子格位。同为六配位的Li + 和Nb5 + ( Ta5 + ) 离子，但Nb ( Ta) - O 键结合得较紧密，而Li - O 键则较弱。正是由于弱的Li - O 键的存在，一般来说除了W5 + 离子外，其它的离子在进入钽酸锂晶体格位时，一律选择易于占领的Li + 离子格位。通常来说，Nb5 + ( Ta5 + ) 离子格位是很稳固的。晶体中空的氧八面体不能被任何离子占用，被称为结构上的空位，这也正是这一类型晶体在结构上的独特之处。

离子的位移

当外界条件变化时(如改变晶体的组成等) ，钽酸锂晶体中的阳离子只在c 轴方向上移动，这也是一个很有趣的现象。根据以前的工作经验和计算结果晶体中 Li + 离子的浓度增加时(从CLN、CL T到SLN、SL T) ， Li + 离子应向 c 轴方向移动。

总结

通过对钽酸锂的晶体结构和组成化学键的理论研究，指出了它们结构上的一些有意义的特征，相信会对进一步了解该晶体的结构和性能有理论上的指导意义。首次报道有关此类晶体中与晶体组成相关的离子位移研究，对CLN 和SLN 的结构研究还有待进一步的开展。

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