Raman 분광법을 이용한 $Li_{1-X}Al_{2X}Ta_{1-X}O_3$ 고용한계 분석

Raman Spectroscopy of the Solid Solution Limit in $Li_{1-X}Al_{2X}Ta_{1-X}O_3$ System

강유전체인 $LiTaO_3$ 소재는 SAW filters나 IR sensors의 기본재료로 사용되고 있다. Dopant로서 $Al_2O_3$를 $LiTaO_3$에 일부 치환함으로써 유전 특성을 변화시키고 특히 용융점을 낮춤으로써 단결정 제조를 용이하게 한다. X-선 회절분석에 의한 격자상수 변화와 Raman spectroscopy의 band broadening을 측정한 결과 $LiTaO_3$에 대한 $Al_2O_3$의 고용한계가 $Li_{1-X}Al_{2X}Ta{1-X}O_3$에서 X=0.25mol이었으며, 고용한계 이상에서는 2차상인 $Al_2O_3$상이 XRD로 관찰되었다. Grain size에 의한 Raman band의 broadening을 고려하기 위하여 단결정과 소결체 $LiTaO_3$를 측정 비교하였다.

The upper limit of solid solution of $Al_2O_3$ in $LiTaO_3$ was investigated using X-ray diffraction and Raman spectroscopy. By substituting cations in $LiTaO_3$ with $Al^{3+}$, the melting temperature was lowed and the ferroelectric properties can be improved. It is easier at lower temperature to fabricate the single crystal used for SAW filters and IR sensors. From the measured lattice constants and Raman band broadening, the solubility limit was X=0.25mol in $Li_{1-X}Al_{2X}Ta{1-X}O_3$, above which $Al_2O_3$ was obsered as a second phase. The Raman band of sintered $LiTaO_3$ was compared with that of the single crystal to see the effect of grain size on the band broadening.