铝酸镧(LaAlO3)-薄膜衬底

铝酸镧(LaAlO3)单晶是一种优质的薄膜衬底材料,具有与高温超导材料(如YBa2Cu3O7,简称YBCO)良好的晶格匹配性。它拥有高熔点、良好的热稳定性和化学稳定性,适用于高温超导器件、光学元件以及微电子器件的制备。铝酸镧单晶还具有低介电常数和低介电损耗,使得其在微波电子器件等领域有着广泛的应用前景。

主要优点:能隙宽,比表面积大,介电常数小,介电损耗低,热稳定性好,化学稳定性好。

应用领域:与YBaCuO等高温超导材料晶格匹配好,适用于高温超导微波电子器件的生产,适用于制备光学器件的基底材料,在燃料电池技术中也有潜在应用,可用作高介电常数材料的电介质层,用于制备电容器、传感器和存储器等器件。

化学组成与结构

  • 化学式:LaAlO3
  • 晶体结构:铝酸镧单晶属于六方晶系,是钙钛矿结构ABO3化合物的一种。

物理性质

  • 熔点:高达2080℃,显示了其优良的热稳定性。
  • 莫氏硬度:5,表明其具有一定的硬度。
  • 密度:52g/cm³。
  • 介电常数:ε=21,显示出较低的介电常数。
  • 热膨胀系数:10×10-6/K,显示了较小的热膨胀系数。

主要特点

能隙宽:具有较大的能隙,为特定应用提供了优势。

比表面积大:适用于需要大比表面积的应用场景。

介电常数小:有利于降低介电损耗,提高器件性能。

介电损耗低:正切损耗在300K时约为~3×10-4,在77K时约为~6×10-4,显示出低损耗特性。

热稳定性好:熔点高,热膨胀系数小,适用于高温环境。

化学稳定性好:具有良好的化学稳定性,适用于多种化学环境。

应用领域:

铝酸镧(LaAlO3)单晶是一种具有广泛应用前景的功能材料,其主要应用领域包括:

高温超导材料:

铝酸镧单晶与YBaCuO等高温超导材料晶格匹配好,是高温超导薄膜外延生长的重要衬底材料。其低介电常数和微波损耗小的特性,使其特别适用于制作高温超导微波电子器件,如远程通讯中的高温超导微波滤波器等。

微电子器件:

铝酸镧可用作高介电常数材料的电介质层,用于制备电容器、传感器和存储器等微电子器件。其优良的结构特点和物理性质,使其在微电子领域具有广泛的应用。

光电子器件:

在光电子器件领域,铝酸镧可用作光学器件的基底材料,如光波导、光电探测器和光纤等。其独特的物理和化学性质,为光电子器件的制备提供了有力的支持。

陶瓷材料:

铝酸镧还可用于制备陶瓷材料,如通过引入掺杂元素或与其他材料复合,制备具有特定性能的陶瓷材料。

催化剂和电子陶瓷:

铝酸镧在催化剂和电子陶瓷等领域也有潜在的应用。例如,通过在铝酸镧表面引入钙元素,可以改善其导电性能,使其在柔性电子器件中有更广泛的应用。

介电共振应用:

铝酸镧单晶的低介电常数和低介电损耗特性,使其适用于低损耗微波放大器件和介电共振应

铝酸镧(LaAlO3)的基本参数表格如下:

参数 数值 单位
分子式 LaAlO3
分子量 213.88 g/mol
密度 6.52 g/cm³
熔点 2080
晶体结构 六方晶系(常温),立方晶系(>435℃)
晶格常数 六方晶系:a=5.357Å, c=13.22Å;立方晶系:a=3.821Å Å
硬度 6-6.5 Mohs
热膨胀系数 9.4×10^-6 /℃
介电常数 ε=21