LGT晶体高温电阻率与全矩阵材料系数表征

基于声表面波(Surface acoustic wave,SAW)技术的无线无源器件是在极端条件下工作的首选传感器,其中压电衬底在高温环境下的稳定性是影响SAW器件性能的关键因素。钽酸镓镧(LGT)晶体因电阻率高和稳定性好,是SAW器件理想的高温压电衬底。为了全面评估LGT晶体的高温电阻率和材料系数稳定性,本工作分别测试了纯LGT和掺铝钽酸镓镧(LGAT)晶体在氧气、氮气和氩气气氛中的高温电阻率,并采用超声谐振谱(Resonant ultrasound spectroscopy,RUS)技术定征了纯LGT晶体高温全矩阵材料系数。电阻率测试结果显示,在不同气氛下LGT晶体的高温导电行为明显不同,纯LGT晶体在400~525℃范围内,氮气中的电阻率最高;在525~700℃范围内,氩气中的电阻率最高,700℃电阻率高达2.05×10^(6)Ω·cm;而对于LGAT晶体,在整个测试温度区间氮气中的电阻率均最高,700℃电阻率达1.12×10^(6)Ω·cm,略低于纯LGT晶体。高温全矩阵材料系数测试结果显示,室温~400℃范围内,LGT晶体的电弹性能稳定,随着温度升高,弹性系数略有降低,而压电系数d11几乎保持不变。以上结果表明,LGT晶体在高温下具有非常高的电阻率和材料稳定性,适合作为压电衬底用于制备高温压电器件。本工作的研究结果为LGT基高温压电器件的设计与制备奠定了基础。