Lithium niobate
લિથિયમ નિયોબેટ () એક કૃત્રિમ મીઠું છે જેમાં નિયોબિયમ, લિથિયમ અને ઓક્સિજનનો સમાવેશ થાય છે. તેના એક સ્ફટિક ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડ, મોબાઇલ ફોન, પીઝોઇલેક્ટ્રિક સેન્સર, ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર અને અન્ય વિવિધ રેખીય અને બિન-રેખીય ઓપ્ટિકલ કાર્યક્રમો માટે મહત્વપૂર્ણ સામગ્રી છે. લિથિયમ નિયોબેટને કેટલીકવાર બ્રાન્ડ નામ લિનોબેટ દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે. ગુણધર્મો લિથિયમ નિયોબેટ રંગહીન ઘન છે, અને તે પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે. તેમાં ત્રિકોણીય સ્ફટિક પ્રણાલી છે, જેમાં વ્યુત્ક્રમ સમપ્રમાણતાનો અભાવ છે અને તે ફેરોઇલેક્ટ્રિસિટી, પોકલ્સ અસર, પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસર, ફોટોઇલાસ્ટિસિટી અને બિનરેખીય ઓપ્ટિકલ ધ્રુવીકરણ દર્શાવે છે. લિથિયમ નિયોબેટમાં નકારાત્મક એક-અક્ષીય બાયરેફ્રિન્જન્સ હોય છે જે સ્ફટિકના સ્ટોઇકિયોમેટ્રી અને તાપમાન પર સહેજ આધાર રાખે છે. તે 350 અને 5200 નેનોમીટર વચ્ચેની તરંગલંબાઇ માટે પારદર્શક છે. લિથિયમ નિયોબેટને મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ દ્વારા ડોપ કરી શકાય છે, જે ઓપ્ટિકલ ડેમેજ થ્રેશોલ્ડથી ઉપર ડોપ કરવામાં આવે ત્યારે ઓપ્ટિકલ ડેમેજ (જેને ફોટોરેફ્રેક્ટિવ ડેમેજ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) સામે તેનો પ્રતિકાર વધારે છે. અન્ય ઉપલબ્ધ ડોપન્ટ્સમાં આયર્ન, ઝિંક, હેફનિયમ, કોપર, ગેડોલિનિયમ, એર્બિયમ, યટ્રિયમ, મેંગેનીઝ અને બોરોનનો સમાવેશ થાય છે. વૃદ્ધિ લિથિયમ નિયોબેટના સિંગલ સ્ફટિકો ઝોક્રાલ્સ્કી પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને ઉગાડી શકાય છે. સ્ફટિક ઉગાડ્યા પછી, તેને વિવિધ દિશાના વેફરમાં કાપવામાં આવે છે. સામાન્ય દિશાઓ ઝેડ-કટ, એક્સ-કટ, વાય-કટ અને અગાઉના અક્ષોના ફરતા ખૂણાઓ સાથેના કટ છે. પાતળી ફિલ્મો પાતળી ફિલ્મ લિથિયમ નિયોબેટ (દા. ત. ઓપ્ટિકલ તરંગ માર્ગદર્શિકાઓ માટે) ને સ્માર્ટ કટ (આયન સ્લાઇસિંગ) પ્રક્રિયા અથવા એમ. ઓ. સી. વી. ડી. પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને નીલમ અને અન્ય સબસ્ટ્રેટ્સ પર સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે અથવા ઉગાડી શકાય છે. આ તકનીકને લિથિયમ નિયોબેટ ઓન ઇન્સ્યુલેટર (એલ. એન. ઓ. આઈ.) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. લિથિયમ નિયોબેટ અને નિયોબિયમ પેન્ટોક્સાઇડના નેનોપાર્ટિકલ્સ નીચા તાપમાને ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. સંપૂર્ણ પ્રોટોકોલ સૂચવે છે કે એન. બી. સી. એલ. 5નું એલ. આઈ. એચ. પ્રેરિત ઘટાડો અને ત્યારબાદ નિમ્ન-સંયોજકતા ધરાવતા નિયોબિયમ નેનો-ઓક્સાઇડમાં સ્વયંસ્ફુરિત ઓક્સિડેશન થાય છે. આ નિયોબિયમ ઓક્સાઇડ હવાના વાતાવરણના સંપર્કમાં આવે છે જેના પરિણામે શુદ્ધ Nb2O5 બને છે. છેવટે, સ્થિર Nb2O5 ને LiH વધારાના નિયંત્રિત હાઇડ્રોલિસિસ દરમિયાન લિથિયમ નિયોબેટ LiNbO3 નેનોપાર્ટિકલ્સમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. આશરે 10 એનએમ વ્યાસ ધરાવતા લિથિયમ નિયોબેટના ગોળાકાર નેનોપાર્ટિકલ્સ, લિનઓ3 અને એન. એચ. 4એન. બી. ઓ. (સી2ઓ4) 2 ના જલીય દ્રાવણના મિશ્રણ સાથે મેસોપોરસ સિલિકા મેટ્રિક્સને ગર્ભિત કરીને અને પછી ઇન્ફ્રારેડ ભઠ્ઠીમાં 10 મિનિટ ગરમ કરીને તૈયાર કરી શકાય છે. એપ્લિકેશન્સ લિથિયમ નિયોબેટ ટેલિકોમ્યુનિકેશન બજારમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, દા. ત. મોબાઇલ ટેલિફોન અને ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર્સમાં. તેના વિશાળ વિદ્યુત-યાંત્રિક જોડાણને કારણે, તે સપાટીના ધ્વનિ તરંગ ઉપકરણો માટે પસંદગીની સામગ્રી છે. કેટલાક ઉપયોગો માટે તેને લિથિયમ ટેન્ટલેટ દ્વારા બદલી શકાય છે. અન્ય ઉપયોગો લેસર આવર્તન બમણીકરણ, બિનરેખીય ઓપ્ટિક્સ, પોકલ્સ કોષો, ઓપ્ટિકલ પેરામેટ્રિક ઓસિલેટર, લેસરો માટે ક્યૂ-સ્વિચિંગ ઉપકરણો, અન્ય એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક ઉપકરણો, ગીગાહર્ટ્ઝ આવર્તન માટે ઓપ્ટિકલ સ્વીચો વગેરેમાં છે. ઓપ્ટિકલ વેવગાઇડના ઉત્પાદન માટે તે એક ઉત્તમ સામગ્રી છે. તેનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ અવકાશી લો-પાસ (એન્ટી-એલિયાસિંગ) ગાળકોના નિર્માણમાં પણ થાય છે. છેલ્લા કેટલાક વર્ષોમાં લિથિયમ નિયોબેટ એક પ્રકારનાં ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ચિમટા તરીકે કાર્યક્રમો શોધી રહ્યું છે, જે ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ચિમટા તરીકે ઓળખાતો અભિગમ છે કારણ કે તેની અસર માટે પ્રકાશ ઉત્તેજનાની જરૂર પડે છે. આ અસર ઉચ્ચ લવચીકતા સાથે માઇક્રોમીટર-સ્કેલ કણોના દંડ હેરફેર માટે પરવાનગી આપે છે કારણ કે ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી ઝીણી અસર પ્રકાશિત સ્થળની અંદર પ્રકાશના સંપર્ક (1-100 kV/cm) દરમિયાન પેદા થતા ખૂબ ઊંચા વિદ્યુત ક્ષેત્રો પર આધારિત છે. આ સઘન ક્ષેત્રો બાયોફિઝિક્સ અને બાયોટેકનોલોજીમાં પણ ઉપયોગો શોધી રહ્યા છે, કારણ કે તેઓ જીવંત સજીવોને વિવિધ રીતે પ્રભાવિત કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, દૃશ્યમાન પ્રકાશથી ઉત્તેજિત આયર્ન-ડોપ્ડ લિથિયમ નિયોબેટ ટ્યુમોરલ સેલ કલ્ચરમાં સેલ ડેથ પેદા કરે છે તેવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. સમયાંતરે પોલ્ડ લિથિયમ નિયોબેટ (પી. પી. એલ. એન.) સમયાંતરે પોલ્ડ લિથિયમ નિયોબેટ (પી. પી. એલ. એન.) એ ડોમેન-એન્જિનિયર્ડ લિથિયમ નિયોબેટ સ્ફટિક છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે બિનરેખીય ઓપ્ટિક્સમાં અર્ધ-તબક્કા-મેળ મેળવવા માટે થાય છે. ફેરોઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો વૈકલ્પિક રીતે + c અને −c દિશા તરફ નિર્દેશ કરે છે, જેનો સમયગાળો સામાન્ય રીતે 5 અને 35 માઇક્રોનની વચ્ચે હોય છે. આ શ્રેણીના ટૂંકા સમયગાળાનો ઉપયોગ સેકન્ડ-હાર્મોનિક પેઢી માટે થાય છે, જ્યારે લાંબા સમયનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ પેરામેટ્રિક ઓસિલેશન માટે થાય છે. સમયાંતરે સંરચિત ઇલેક્ટ્રોડ સાથે વિદ્યુત પોલિંગ દ્વારા સામયિક પોલિંગ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. સ્ફટિકની નિયંત્રિત ગરમીનો ઉપયોગ તાપમાન સાથે વિખેરાઈના સહેજ ફેરફારને કારણે માધ્યમમાં ફાઇન-ટ્યુન ફેઝ મેચિંગ માટે થઈ શકે છે. સામયિક પોલિંગ લિથિયમ નિયોબેટના બિનરેખીય ટેન્સર, d33 = 27 પી. એમ./વી. ના સૌથી મોટા મૂલ્યનો ઉપયોગ કરે છે. અર્ધ-તબક્કો-મેળ મહત્તમ કાર્યક્ષમતા આપે છે જે સંપૂર્ણ d33 ની 2/π (64 ટકા) હોય છે, લગભગ 17 વાગ્યે/વી. સમયાંતરે પોલિંગ માટે ઉપયોગમાં લેવાતી અન્ય સામગ્રીઓમાં વાઈડ-બેન્ડ-ગેપ અકાર્બનિક સ્ફટિકો છે જેમ કે કે. ટી. પી. (પરિણામે સમયાંતરે પોલ્ડ કરેલા કે. ટી. પી., પી. પી. કે. ટી. પી.), લિથિયમ ટેન્ટલેટ અને કેટલીક કાર્બનિક સામગ્રી. સામયિક-પોલિંગ તકનીકનો ઉપયોગ સપાટીની નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ બનાવવા માટે પણ થઈ શકે છે. જો કે, તેના ઓછા ફોટોરેફ્રેક્ટિવ નુકસાન થ્રેશોલ્ડને કારણે, પી. પી. એલ. એન. માત્ર મર્યાદિત ઉપયોગો શોધે છે, એટલે કે, ખૂબ નીચા પાવર સ્તરો પર. એમ. જી. ઓ.-ડોપ્ડ લિથિયમ નિયોબેટ સમયાંતરે પોલ્ડ પદ્ધતિ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. સમયાંતરે પોલિશ્ડ એમ. જી. ઓ.-ડોપ્ડ લિથિયમ નિયોબેટ (પી. પી. એમ. જી. ઓ. એલ. એન.) તેથી એપ્લિકેશનને મધ્યમ પાવર સ્તર સુધી વિસ્તરે છે. સેલમીયર સમીકરણો અસાધારણ અનુક્રમણિકા માટેના સેલમીયર સમીકરણોનો ઉપયોગ અર્ધ-તબક્કા-મેળ માટે પોલિંગ સમયગાળો અને અંદાજિત તાપમાન શોધવા માટે થાય છે. જુંદ્ટ 0.40 થી 5 માઇક્રોમીટર સુધીની તરંગલંબાઇ માટે 20 થી 250 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી માન્ય આપે છે, જ્યારે લાંબી તરંગલંબાઇ માટે, જે T = 25 થી 180 ડિગ્રી સેલ્સિયસ માટે માન્ય છે, તરંગલંબાઇ માટે λ 2.8 અને 4.8 માઇક્રોમીટર વચ્ચે માન્ય છે. આ સમીકરણોમાં f = (T−24.5) (T + 570.82), λ માઇક્રોમીટરમાં છે, અને T °Cમાં છે. વધુ સામાન્ય રીતે MgO-ડોપ્ડ માટે સામાન્ય અને અસાધારણ અનુક્રમણિકા માટેઃ સાથેઃ એકરૂપ (CLN) અને સ્ટોચિઓમેટ્રિક (SLN) માટે. ક્રિસ્ટલ ક્રિસ્ટલ માળખું સ્ફટિકીય સ્ફટિકીકરણ અને ઇજનેરી પાસાઓ સીડ ક્રિસ્ટલ સિંગલ ક્રિસ્ટલ લેસર-હીટેડ પેડેસ્ટલ વૃદ્ધિ માઇક્રો-પુલિંગ-ડાઉન નિકલ નિયોબેટ સંદર્ભો ઉદ્ધૃત સ્રોતો બાહ્ય કડીઓ લિથિયમ નિયોબેટ લિથિયમ ક્ષાર નિયોબેટ્સ ફેરોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી બિનરેખીય ઓપ્ટિકલ સામગ્રી સ્ફટિક બીજી હાર્મોનિક પેઢી