晶体材料相关介绍（1）

发布时间：2025-12-22 14:44

晶体材料相关介绍（1）

文件大小: 450.8KB

全选

晶体材料相关介绍（1）

1. 石英的水热生长

2. 石英体的深度溶解

各向异性蚀刻

3. 蚀刻和化学抛光

4. 左旋和右旋石英

石英是对映结构晶体，即都存在右旋和左旋。且这两种形式的晶体结构是镜像的。这两种形式都非常有用，但是，在谐振器制造过程中采用的标准化的右旋石英晶体。

石英是三角晶系结构。理想的石英是六角棱柱体。 m 面称为棱柱面， r 面称为大棱面，也称为主菱形面，z 面称为小棱面。

石英中的 Z 轴（也称为光轴或 C 轴）是一种三角对称轴，即当晶体绕 Z 轴旋转时，每转过 120 度，全部物理特性就重复一次。一束平面偏振光在 Z 轴方向通过晶体时，偏振平面就会旋转。如果观察者通过石英向着光源看，偏振面是顺时针旋转时，则石英是右旋的。如果是反向旋转，则是左旋的。这种“光旋”效应被用于一些光学仪器（在频率控制领域中并无特定的意义）。

5. 石英晶格

对于纯 α石英，晶格常数为 a = 0.4913 nm 和 c/a = 1.10013。不纯的晶体会使 a 晶格常数增加，且轴向比 c/a 减小。天然晶体和人造晶体，人造晶体和电清洗人造晶体直接的细小差别已经被测量出来。同时压力也影响晶格常数。Si-O 的键长为 0.1607 nm ，O-Si-O 的键角从 108.3° ~ 110.7°变化且 Si-O-Si 键角为144.2°。

6. 石英特性对器件特性的影响

7. 石英中离子的简化模型

模型图示出了 H+的位置和晶格各沟道中的碱离子，以及各位能曲线的相位趋势。箭头表示了在晶格中沿 Z 轴的主要沟道。

8. 共生铝的缺陷

9. 电清洗

电清洗是一种从石英中消除某些杂质的提纯加工过程，因此能够改善石英晶体的辐射性和蚀刻特性。它是一种在高温下完成的电场激励的固态扩散过程。典型电清洗过程的主要步骤是：把电极加在石英棒上，缓慢将棒加热到 500℃ , 再将电压加在电极上，使其沿 Z 方向的电场约为 1kV/cm ，监测流过石英棒的电流（随电清洗的进行，电流下降），并在电流下降到某一恒定值后，缓慢将石英棒冷却到室温，昀后去掉电压。

在高电场高温情况下，正的杂质离子（如 Li+和 Na+ ）扩散到阴极，并在随后的加工过程中去掉电极时被消除。在改善耐辐射性方面，电清洗还大大地减少了蚀刻石英时所产生地许多蚀刻沟道。

石英在光轴方向有许多沟道（也称 Z 轴）。填隙离子能很容易的沿着这些沟道移动。当电场作用于其它方向时，电清洗率将大大降低。

10. 石英的质量标志

• 红外线吸收系数	• UV 吸收
• 蚀刻沟道密度	• 沿光轴方向的双折射
• 蚀刻坑密度	• 热冲击引起的破裂
• 包裹体密度	• 电子自旋谐振
• 杂质分析

• X 射线形貌 EIA 标准 477—1包括对这一参数的标准测试方法。