跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(34.204.180.223) 您好!臺灣時間:2021/07/31 18:10
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:梁峻愷
研究生(外文):Jun-Kai Liang
論文名稱:La3Ga5SiO14晶體生長與晶體之研究
論文名稱(外文):The Research of La3Ga5SiO14 Crystal Grows and Crystal
指導教授:陳國良陳國良引用關係
指導教授(外文):Kuo-Liang Chen
學位類別:碩士
校院名稱:中華技術學院
系所名稱:電子工程研究所碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:La3Ga5SiO14壓電晶體柴克洛斯基法
外文關鍵詞:La3Ga5SiO14Piezoelectric crystalCzochralski Method
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:167
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
La3Ga5SiO14(LGS)為一種新型的壓電晶體,具有優異的機電耦合係數、低聲
波損失、高溫穩定性的優點和光學特性。因為Langasite 的化合物可以一致的熔
融,所以可以用柴克洛斯基法(Czochralski Method)生長Langasite 單晶晶體。
本論文中,首先介紹了柴克洛斯基法的基本原理和特性,接者利用柴克洛斯
基法生長新型壓電材料LGS 單晶晶體;藉由生長過程中的突發狀況來了解
Langasite 晶體的特性和如何預防和解決突發狀況。本研究主要分為以下三部分:
第一部分探討冷卻系統的冷卻水漏水時生長的Langasite 晶體;第二部分是探討
斷電(本實驗是利用電壓來控制溫度)對晶體生長時的影響;第三部分是晶體生長
實驗結果,藉由XRD 的比較了解所生長之Langasite 的晶體結構;由這些探討當
中得知Langasite 晶體生長時的特性和長晶爐內的溫場梯度對於晶體生長的影響
是很大,可以藉由坩堝上方的後熱器以及隔熱層降低長晶爐內的縱向溫場梯度使
Langasite 晶體品質更佳;以及注意下晶種時的對流線狀況也會影響到Langasite
晶體的品質;由這些實驗中更加了解到Langasite 晶體生長的特性,以及如何提
升晶體品質。
La3Ga5SiO14 (LGS) is an innovative category of Piezoelectric crystal,
characterized by excellent electromechanical coupling coefficients, minimal audio
frequency loss, stability at high temperature, and optic properties.
The research is mainly divided into the three components as the follows: first
component investigating the Langasite crystal generated during the occurrence of the
coolant leakage from the cooling system; second component addressing the impacts of
power interruptions on the crystal generation; and third component conducting the
XRD comparison of the crystal generation study results for understanding the
structure of the generated Langasite crystal. Through these investigations, it has been
discovered that the Langasite crystal properties at the generation phase and the
temperature gradients inside the autoclave impacted crystal generation profoundly.
The Langasite crystal quality can be further optimized by employing the rear heater
located above the crucible and the heat insulation layers to lower the vertical
temperature gradients inside the crystal furnace. To be further noted, the Langasite
crystal quality can also be impacted by the state of the convection lines when planting
the crystal seeds. Based on these studies, the Langasite crystal generation properties
and methods of improving the crystal quality could thus be comprehended.
目次
中文摘要 …………………………………………………………………………i
英文摘要 …………………………………………………………………………ii
目次………………………………………………………………………………iii
表目錄 ……………………………………………………………………………vi
圖目錄 …………………………………………………………………………vii
第一章 緒論 ……………………………………………………………………1
第一節 前言………………………………………………………………………1
第二節 Langasite 簡介 ………………………………………………………2
第三節 壓電材料簡介……………………………………………………………3
第四節 表面聲波簡介……………………………………………………………4
第二章 原理 ………………………………………………………………………6
第一節 壓電效應…………………………………………………………………6
壹 正壓電效應…………………………………………………………………6
貳 逆壓電效應…………………………………………………………………6
參 製作之聲波元件需參考的數值……………………………………………7
第二節 壓電材料-Langasite 的結構和特性 ………………………………10
壹 Langasite 的結構與特性分析…………………………………………10
貳 Langasite 的應用 ……………………………………………………12
參 Langasite 的生長法 …………………………………………………14
第三節 Czochralski 長晶法 ……………………………………………………17
壹 Czochralski 長晶法簡介 …………………………………………………17
貳 晶體生長時的狀態 ………………………………………………………19
參 長晶爐內的熱傳輸、溫度分佈和對流狀況 ………………………………24
肆 界面穩定性和組分過冷 …………………………………………………30
伍 直徑自動控制 ……………………………………………………………33
第三章 實驗和量測設備 …………………………………………………………36
第一節 Langasite 晶體生長設備 ………………………………………………36
壹 電源系統 …………………………………………………………………36
貳 高溫長晶爐 ………………………………………………………………37
參 加熱系統 …………………………………………………………………39
肆 控制系統 …………………………………………………………………41
伍 晶桿 ………………………………………………………………………42
陸 晶桿的升降裝置 …………………………………………………………44
柒 坩堝的升降裝置 …………………………………………………………44
捌 坩堝 ………………………………………………………………………45
第二節 Langasite 晶體生長過程 ……………………………………………47
壹 Langasite 長晶步驟 ………………………………………………………47
貳 生長環境的設定 …………………………………………………………49
參 晶體生長控制 ……………………………………………………………51
第三節 XRD 量測設備的簡介 …………………………………………………56
第四章 實驗結果與分析 …………………………………………………………57
第一節 探討冷卻系統漏水生長的晶體 ………………………………………59
壹 觀察生長的晶體 …………………………………………………………59
第二節 探討斷電對晶體的影響 ………………………………………………60
壹 藉由電壓和晶體直徑之關係曲線圖探討 ………………………………60
貳 藉由生長速率和晶體直徑及電壓做探討 ………………………………63
參 觀察生長的晶體 …………………………………………………………66
第三節 晶體生長實驗結果 ……………………………………………………67
壹 藉由電壓和晶體直徑之關係曲線圖探討 ………………………………67
貳 藉由生長速率和晶體直徑及電壓做探討 ………………………………69
參 觀察生長的晶體 …………………………………………………………71
肆 XRD 量測結果 ……………………………………………………………73
第五章 結論與未來展望 …………………………………………………………76
第一節 結論 ……………………………………………………………………76
第二節 未來展望 ………………………………………………………………78
參考文獻 ……………………………………………………………………………79
附錄 作者簡介 ……………………………………………………………………83
參考文獻
[1] 林和龍,”以反應濺鍍法製備矽酸鑭鎵壓電薄膜”,行政院國家科學委員會專
題研究計畫成果報告,2003年,10月。
[2] 林明獻,”矽晶圓半導體材料技術”,全華科技圖書股份有限公司,2003年。
[3] 林智勳,”表面聲波元件在藍克賽基版之研究”,國立高雄應用科技大學電子
與資訊工程研究所,2005年六月。
[4] 金開聖,”氧化鋅薄膜分析與發光二極體元件製作”,中華技術學院電子工程
研究所,2006年。
[5] 陳智勇,”柴式法生長鈮酸鋰塊晶之研究分析”,國立中央大學機械工程研究
所,2003年
[6] 陳敬文,”蘭克賽單晶晶體的生長、結構與特性”,中華技術學院電子工程研
究所,2007年。
[7] 陳遠帆,”(YxYb1-x)3Al5O12晶體的生長與物理性質研究”,國立中山大學物理
研究所,2003年。
[8] 彭志豪,”Y3Al5-xFexO12晶體的生長與物理性質研究”,天主教輔仁大學物理
研究所,2004年
[9] 張玉龍、唐磊,”人工晶體─生長技術、性能與應用”,p.302~310,2005年,
8月。
[10] 鍾建川,“IIDT結構表面聲波元件特性之探討”,國立成功大學電機工程研究
所,2003年,六月。
[11] Al. Boltosi, S. Novaconi, R. Baies, M. Bartan, and I.
Grozescu, “Preliminary results on obtaining of Langasite in
Photon-Furnace with media separation”,Mold. J. Phys. Sci., 2, 3-
4, p. 389-392 , 2003.
[12] Andreev Al. , ”New Piezoelectric Langasite - La3Ga5SiO14-the
Material with a Zero Frequency-temperature Coefficient of
Elastic Vibration”.Letters to J.Theoretical Phys , 10(8):487-
491 , 1984.
[13] A. E. Zinnes , B. E. Nevis , “Automatic diameter control of
Czochralski growth crystals” , Journal of Crystal Growth ,
Vol.19 , p.187 , 1973.
[14] A.F. Witt and H.C. Gatos, J. Electrochem. Soc., 113(19666) ,
p.70.
[15] A.F. Witt and H.C. Gatos, J. Electrochem. Soc., 115(19666) ,
p.808.
[16] A. Langevin : “Ultilisation de l’effect Piezoelectrictique,
PressesUnicersitaires de France”, Paris, 1942.
[17] Brain R. Pamplin ed. ,”Crystal Growth” , 2nd edtion , Pergamon
press Ltd. ,1980.
[18] Bronnikova E G , ”Monolithic Filters and Resnators Lsing
Piezoelectric Material Gallium Silicate of Lanthanurn.
Electronic Engineering , Series Radio details and
Components” , 2.63 , 1986.
[19] C. D. Brandle , “Czochralski growth of oxides”, Journal of
Crystal Growth ,Vol.264 , p.593 , 2004.
[20] C. D. Brandle , in : E. Kaldis(ED.) ,” Crystal Growth of
Electronic Materials” ,p.101 , 1985.
[21] Donald T. J. Hurle , “Crystal pulling from the melt” ,
Springer-Verlag , 1993.
[22] DTJ Hurle,.J.Crystal Growth , 42 , p.473 , 1977.
[23] D.A. Porter and K.E. Easterling, “Phase Transformation in
Metals and Alloys”,Van Nostrand Reinhold, p.216-217 , 1984.
[24] D. Chauvin, G. Coussot and E. Dieulesaint: “Acoustic-surface-
wavetelevision filters”, Electronics Lett., Vol.7, p.491-492,
1971.
[25] D.F. O’Kane,T.W.Kwap , L.Gulitz and A.L.Bednowitz , J.Crystal
Growth,13/14 ,p.624-628 , 1972.
[26] E.J.Patzner , R.G. Dessauer , and M.R. Poponiak , Solid State
Tech 10(10),p.25-30 , 1967.
[27] G. K. Teal and J. B. Little , “Growth of germanium single
crystals” , Physical Review , Vol.78 , p.647 , 1950.
[28] H.J.A. Van Djk , C.M.G.Jochem , G.J.Scholl and Van der Werf ,
J.Crystal Growth , 21 , p.310-312 , 1974.
[29] Jan Czochralski , “Ein neues Verfahren zur Messung der
Krisyallisation geschwindigheit der Metalle” , Z. Phys.
Chemie , Vol.92 , p.219 , 1918.
[30] JUNG I H , AUH K H. , ” Crystal growth and piezoelectric
properties of langasite(La3Ga5SiO14) crystals” , [J]. Mater
Lett , 41 , p.241-246 , 1999
[31] J.C. Brice , J. Crystal Growth , 2, p.395 , 1968.
[32] J.R. Carruthers , “Crystal Growth” , 36 , p.212 , 1976.
[33] J.R. Carruthers , “Preparation and Properties of Solid State
Matreials”, vol.3.,Ed.W.R. Wilcox and R.A. Lafever , Dekker ,
N.Y., p.1 , 1977.
[34] K.J.Gartner , K.F. Rittinghau , A.Seeger and W.Uelhoff ,
J.Crystal Growth ,13/14 , p.619-623 , 1972.
[35] K.M.Kim , A.Kran , K.Reidling , and P. Smetana , Solid State
Tech 28(1) ,p.165-168 , 1985.
[36] Lord Rayleigh: “On waves propagation along the plane surface of
anelastic solid” , Proc. London Math. Soc. Vol.17 , p.4-11 ,
1885.
[37] Masatoshi Adachi, Tomoaki Karaki and Wataru Miyamoto , "
Surface acoustic properties of La3Ga5SiO14 (wave langasite)
single crystals” , Jpn. J. Appl. Phys.Vol.38 , No.5B, p. 3283
-3287 , 1999.
[38] Michael Quirk,Julian Serda , ”半導體製造技術” , p82~94 , 2003
年 , 6 月。
[39] R. H. Tancrell , M. B. Schulz , H. H. Barrett , L. Davies and
M. G.Holland:“ Dispersive delay lines using ultrasonics surface
waves” , Proc. IEEE , Vol.57 ,p.1211-1213 , 1969.
[40] R. M. White and F. M. Voltmer , “Direct piezoelectric coupling
tosurface elastic waves” , Appl. Phys. Lett. , Vol.7 , 314
-316 , 1965.
[41] Satoshi Uda , Oleg Buzanov , " Growth of a langasite crystal
with clear faceting” , J.Crystal Growth 211 , p.318-324 , 2000.
[42] T. Arizumi , et al. , Jap. J. Appl. Phys. 8 , 1091 , 1969
[43] T. Arizumi , Jap. J. Appl. Phys. 9 , 361 , 1970.
[44] T. Arizumi , Jap. J. Appl. Phys. 9 , 1255 , 1970.
[45] W. Bardsley , G. W. Green , C. H. Holliday , D. T. J.
Hurle , “Automatic control of Czochralski crystal growth” ,
Journal of Crystal Growth , Vol. 16 , p.277 ,1972.
[46] W.Bardsley , G.W.Green , C.H.Holliday and DTJ Hurle , J.Crystal
Growth ,16 , p.277 , 1982.
[47] W.Geil , H.Malitzki , D.Tanzer , Crystal Res.& Technol.17 ,
p.723 , 1982.
[48] W. G. Cady : Phys. Rev., 17 , p.531 , 1921.
[49] “Special issue on surface acoustic wave devices and
applications”,Proc. IEEE ,Vol.64 , No.5 , p.577-832 , 1976.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top