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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
 

 ARTICLE VOL 39/3-4 - 2015  - pp.217-224  - doi:10.3166/acsm.39.217-224
TITRE
La diffusion des constituants dans le niobate de lithium à haute température

TITLE
Host anion and cationdiffusion in lithium niobate at high temperatures

RÉSUMÉ

Le niobate de lithium, LiNbO3(LN), possède d’excellentes propriétés optiques, piézoélectriques et acoustiques. La fabrication de dispositifs à base de LN et l’usage croissant du LN à haute température nécessitent la compréhension du transport des constituants dans tout le domaine de stabilité. Li est l’élément le plus mobile, sa mobilité dépassant celle de O par 4 à 5 ordres de grandeur entre 800 °C et 1100 °C. Pour la diffusion du Nb nous comparons trois publications plus anciennes avec nos propres travaux récents où nous avons utilisé le Ta comme traceur afin de tester l’autodiffusion du Nb dans le LN sous une pression partielle de O2 de 200 mbar. À partir des profils SIMS une constante de diffusion a été déterminée qui est considérée pratiquement égale à la constante d’autodiffusion du Nb dans le LN. Les valeurs obtenues sont beaucoup plus petites que les valeurs publiées antérieurement. Les différences entre nos données et celles de la littérature s’expliquent de manière consistante si les procédés expérimentaux des études antérieures sont analysés en tenant compte des défauts ponctuels les plus probables.



ABSTRACT

Lithium niobate, LiNbO3 (LN), has excellent electro-optical, piezoelectric and acoustic properties. The production of LN based components as well as the increasing application of LN at high temperatures require understanding the atomic transport of the constituents. Regardless of the Li2O/Nb2O5 ratio Li is the most mobile species and is about 4 to 5 orders of magnitude more mobile than O in the temperature range 800 °C ≤,T≤,1100 °C. As to the Nb diffusion three controversial published data sets are compared to our recent measurements in LN, where we used Ta as a tracer to probe the self-diffusion of Nb in LN under a constant O2 partial pressure of 200 mbar. From the resulting SIMS depth profiles of Ta a diffusivity was extracted which can be assumed to reflect the Nb self-diffusivity in LN. The obtained Ta(Nb) diffusivity is much lower than the values given in the literature. The significant discrepancies between our results and the literature data can be consistently rationalized if the experimental procedures of the earlier works are carefully analyzed – especially with respect to the most probable point defect equilibria.



AUTEUR(S)
Günter BORCHARDT, Peter FIELITZ, Robert A. JACKSON

Reçu le 1 octobre 2015.    Accepté le 7 janvier 2016.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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