钽酸钾（KTaO3-薄膜衬底

钽酸钾（KTaO3，简称KT）单晶是一种具有高介电常数、宽透光范围（0.4～6μm）和优异光学性能的立方晶系材料。它常用于电子器件、光学器件和传感器中，因其独特的物理和化学性质而受到广泛关注。

化学式与结构

• 化学式：KTaO3
• 晶体结构：钽酸钾单晶具有稳定的立方结构，类似于钙钛矿的晶体结构，属于立方晶系。

物理性质

• 外观：白色粉末
• 溶解性：不溶于水
• 熔点：高达1370℃（不同文献可能稍有差异，如参考文章4中提到的熔点为2℃）
• 居里温度：-269℃（4K）
• 透光范围：4～6μm
• 折射率：4（λ=0.633nm）
• 介电常数：高达4400
• 晶胞参数：3984nm（如参考文章4所述）
• 密度：025 g/cm³（如参考文章4所述）
• 莫氏硬度：6（如参考文章4所述）

制备与生长

• 生长方法：通常采用提拉法或泡生法制取高质量的单晶。制备过程中，结合晶体生长热力学和动力学规律，通过控制优质多晶原料的制备、温场设计、生长工艺参数以及选用优质籽晶等因素，可以生长出大尺寸、无开裂、高质量的钽酸钾单晶。

钽酸钾（KTaO3，简称KT）的优点主要包括：

铁电性质：钽酸钾是一种铁电材料，这意味着它能在外加电场作用下产生极化现象。这一特性使其在电子学领域有广泛应用，特别是在压电和铁电器件的制造中。

光学性能优越：钽酸钾具有良好的光学透明度，其透光范围在0.4～6μm之间，折射率为2.4（在λ=0.633nm时）。这些特性使得钽酸钾在光学材料和光电器件，如光纤通信、激光器和光学传感器等领域有重要应用。

电导性质：在低温条件下，钽酸钾可以展现出超导性质，即电阻为零，这使得它在超导材料研究中具有潜在应用价值。

催化性能：由于其特定的晶格结构和表面特性，钽酸钾还被用作催化剂的载体。通过调控晶体结构和表面处理，可以改变其催化性能，适用于催化剂设计和反应催化。

化学稳定性：钽酸钾具有高温稳定性，其熔点高达1370℃，这意味着它能在高温环境下保持稳定，适用于需要高温稳定性的应用场景。

介电性能：钽酸钾具有高介电常数（介电常数为4400），这使得它在电子器件中作为介电材料有出色表现，适用于电容器等元件。

应用领域：

钽酸钾（KTaO3，简称KT）单晶作为一种优质的薄膜衬底材料，在多个领域展现出了广泛的应用前景。以下是其应用领域的详细分点介绍和归纳：

电子器件：

钽酸钾具有高介电常数和低介电损耗，使其成为电容器、压电器件和铁电器件等电子器件的理想材料。

稳定的立方结构确保了电子器件在长时间工作过程中的稳定性和可靠性。

光学器件：

宽透光范围（4～6μm）使得钽酸钾单晶在太阳能电池、光伏材料和光波导器件等光学器件领域具有广泛应用。

优异的透明性和光学性能为光学器件提供了良好的光学性能保障。

传感器：

钽酸钾的电学性质使其成为气体传感器、压力传感器和湿度传感器等传感器的理想材料。

通过测量钽酸钾的电学性质变化，可以实现对气体浓度、压力和湿度等物理量的高精度测量。

超导体薄膜衬底：

钽酸钾在从绝对零度到熔点的温度范围内没有相变，且其晶胞参数与钇钡铜氧超导体非常匹配，因此有望用作超导体薄膜的衬底材料。

这一特性为超导技术的发展提供了新的可能性，对于提高超导器件的性能和稳定性具有重要意义。

其他领域：

钽酸钾还可用于制造激光调制器、数字偏转器和半导体器件等（如参考文章1和3所述）。

作为一种重要的无机化合物，钽酸钾在化学、材料科学和工程技术等领域也具有潜在的应用价值。

基本参数：

参数类别	参数名称	数值/描述	单位
基本信息	名称	钽酸钾	–
	英文名称	potassium tantalate	–
	CAS号	12030-91-0	–
物理性质	分子式	KTaO3	–
	分子量	268.044	g/mol
	密度	7.025	g/cm³
	熔点	约为160-163 ℃ (也有资料提到可达1352.2℃)	℃
	折射率	2.226@633nm, 2.152@1539nm	–
	莫氏硬度	6	–