蘭克賽 La3Ga5SiO14(LGS) 單晶晶體的生長及分析研究　　　 中華技術學院電子工程研究所　　　 　 研 究 生：陳敬文 鄧松智 陳正強 梁峻愷 陳宜平 指導老師：許能傑 洪正聰 劉竹峰　陳國良　毛大喜

摘 要 本研究使用柴式拉升法 (Czochralski Pulling Method) 生長高品質的 LGS 單晶晶體。 LGS 為一壓電晶體，目前的應用為濾波器、共振器、延遲線、振盪器及感測器。其中表面聲波濾波器具有體積小、耗損低、過濾效果佳及可大量製造的特性。另一重要特質為高溫時感測器仍具有高度穩定性，因此可避免使用其他晶體的感測器元件在高溫環境時所需要的冷凝器及放大器，以減少生產成本及提高感測準確率。

製 程 設 備 圖

長晶爐 操控面板 抽真空設備 氣壓控制閥 電源供應器 TFC

製 程 步 驟 簡 介

一、將秤好的原料及坩鍋置入晶爐中，坩鍋需置放在拉晶軸的正中央，外層再用陶瓷包覆，僅留上方的觀察視窗。

二、開啟電源抽真空，使晶爐內部在長晶時不受到空氣中雜質影響。

三、加熱至材料完全熔融且溫度穩定時，觀察溶液出現對流線後再加入氧氣。

四、緩緩放下晶種，使其適應溶液的高溫，再將晶種浸入溶液中觀察重量及溫度的變化。

五、開始晶體拉昇，紀錄成長時的相關資料。

六、晶體成長完成後開始降溫，等待電壓下降溫度降低。

七、把晶爐打開，將長好之晶體取出，使用鑽石切割機將晶種及晶體分開，即為晶體晶柱完成品。

結 論LGS 是一種新的壓電材料，國內尚無廠商生產製造，儘管其單晶體及SAW晶圓是可以用的，且特性優於石英、LiNbO3 或其他晶體。雖有以下幾項缺點限制了業界導入的困難， 1.複雜的化學結構長晶困難， 2. 鎵 (Ga) 的需求量大且相當昂貴， 3.因結構紊亂影響了材料特性的一致。所以本校與致力研發 LGS 晶體有成的俄羅斯合作，成立長晶中心，利用俄羅斯成熟的技術，在本中心加以分析研究，以期降低上述的困難，達到業界在壓電材料上的要求，並希望能藉此提高台灣在世界上的競爭力。