水熱法制備納米結(jié)構(gòu)鈮酸鋰及其光學(xué)性能研究.pdf

1、鈮酸鋰(LiNbO3)是一種具有很高居里溫度和很大自發(fā)極化強(qiáng)度的鐵電體氧化物材料，其本身也具有良好的電光、壓電和非線性光學(xué)等性能，因此在聲表面波傳感器、光通訊、濾波器等領(lǐng)域大顯身手，被稱為“聰明”和“通用型”晶體。鈮酸鋰除了不能做光源探測(cè)器以外，適合制作光的多種控制耦合和傳輸器件，例如：光調(diào)制、光波導(dǎo)、光放大、光隔離等器件。納米線、納米顆粒，由于量子限制效應(yīng)所具有的優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，在電、光器件方面展示出誘人的前景，但是目前鈮酸鋰器

2、件還停留使用體單晶、薄膜材料微電子工藝上，隨著微電子向納電子技術(shù)的發(fā)展，LiNbO3材料也要向納米材料制備方向發(fā)展，因此納米結(jié)構(gòu)鈮酸鋰的研究對(duì)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展有重要的意義。
　　 本文以五氧化二鈮、一水氫氧化鋰和氫氧化鉀為原料，在自制的水熱反應(yīng)釜中利用水熱法成功制備了多種鈮酸鋰微/納米結(jié)構(gòu)。
　　 反應(yīng)體系中不加入任何基底情況下，在保證三種藥品的摩爾比為：Nb2P5：LiOH·H2O：KOH=1：2：11條件下，改變反應(yīng)物

3、的濃度，分別制備了鈮酸鋰微/納米顆粒和層狀鈮酸鋰納米結(jié)構(gòu)；如果反應(yīng)體系加入表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮，在活性劑含量為0.04g～0.02g之間時(shí)制備出了鈮酸鋰納米管陣列。
　　 反應(yīng)體系中放置多晶氧化鋁基底時(shí)，我們制備了化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰微/納米線。為了了解水熱法制備鈮酸鋰微/納米線的生長(zhǎng)機(jī)理，我們分別對(duì)反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物濃度、襯底的作用和氫氧化鉀對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響等進(jìn)行了深入而細(xì)致的分析，獲得了優(yōu)化的生長(zhǎng)條件。最佳生長(zhǎng)條件是：反

4、應(yīng)物Nb2O5、LiOH·H2O、KOH的含量分別為0.2g、0.063g、0.464g(Nb2O5：LiOH·H2O：KOH=1：2：11)，反應(yīng)溫度為150℃，反應(yīng)時(shí)間為5天。XRD、SEM和HRTEM測(cè)試表明：我們所制備的鈮酸鋰微/納米線為四方形貌，長(zhǎng)度達(dá)幾十微米，生長(zhǎng)方向?yàn)閇110]。
　　 我們對(duì)生成的鈮酸鋰微/納米線進(jìn)行了光波導(dǎo)性能研究，發(fā)現(xiàn)退火可以使其光波導(dǎo)性能非常優(yōu)異。并且我們也研究了不同角度下耦合光對(duì)其性能的影