世界上再完美的人、事、物，多少總是會有點(diǎn)缺陷的，并不可能說一點(diǎn)瑕疵都沒有，即使是我們研發(fā)出來的產(chǎn)品也是一樣的道理，如同下面要說的“石英晶體的疵病”
石英晶體無論是天然的還是人造的,都不同程度地存在一些疵病(缺陷)。它們不僅是由于在晶體生長過程中受到種種條件的影響而產(chǎn)生,就是在已形成的晶體中和生長完成后,外界條件的變化(主要是溫度)產(chǎn)生的缺陷。這些缺陷會影響其可用程度和石英晶振元件的性能,以下簡要介紹幾種常見的缺陷。
一、雙晶
雙晶是指兩個以上的同種晶振,按一定規(guī)律相互連生在一起。即在同塊晶體中,同時存在兩個方位不同的左旋部分(或右旋部分)。其中一部分繞Z軸轉(zhuǎn)180°后方與另一部分連生在一起,這兩部分的z軸彼此平行,所以兩部分的光學(xué)性能相同,而電軸兩部分相差180°,故它們的極性相反(見圖1.4.1)。
光雙晶是異旋晶體的連生,即在一塊晶體中,同時存在左旋和右旋兩個部分,它們連生在一起,左旋和右旋的光軸彼此平行,但旋光性相反,此外電軸極性也相反(見圖1.4.2)。

(a)左旋石英晶體的極性;(b)繞光軸轉(zhuǎn)180°°后左旋石英晶體諧振器的極性C)電雙晶的極性;
圖1.4.1電雙晶極性示意圖

(a)左旋石英晶體的極性;(b)右旋石英晶體的極性;(c)光雙晶的極性;
圖1.4.2光雙晶極性示意圖
電雙晶又稱道芬雙晶;光雙晶又稱巴西雙晶。雙晶的邊界可用氫氟酸腐蝕顯示出來(見圖1.4.3)。
雙晶多出現(xiàn)在天然石英晶體中,但在石英晶片加工中也會誘發(fā)出雙晶。例如：石英晶片加熱溫度超過573℃,或雖然不超過573°C,但石英片內(nèi)部溫度梯度太大,都可能產(chǎn)生電雙晶;又如:晶片研磨時,由于機(jī)械應(yīng)力的作用,可能產(chǎn)生微小的道芬雙晶。

(a)電雙晶腐蝕圖像(b)光雙晶腐蝕圖像
圖1.4.3電雙晶、光雙晶在z平面上的腐蝕圖像
在壓電石英晶體元件中,一般不允許含有雙晶,若要利用含有雙晶的石英晶片時,則對雙晶的位置和比例要嚴(yán)加限制,因此在石英晶片加工中,要力求避免雙晶的出現(xiàn)
二、包裹體
石英晶體中往往含有固體、膠體和氣—一液體三種包裹體。
固體包裹體是混雜在晶體內(nèi)部的其它礦物質(zhì),天然石英晶體中固體包裹體大部分是圍巖碎屑和黃鐵礦、金紅石等。人造石英晶體的固體包裹體主要是硅酸鐵鈉( NaFesi₂O₆.2H₂O),它是由高壓釜內(nèi)壁被腐蝕脫落的亞鐵離子和其它離子,與NaOH或Na₂CO₃溶液和SiO₂等產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而形成的。
膠體包裹體是含鉀(K)、鈉(Na)硅酸鹽膠體所組成。它是由于石英晶體生長過程中,溫度發(fā)生波動時溶液中的二氧化碳達(dá)到超飽和狀態(tài),來不及結(jié)晶而形成膠體包裹體。
氣一液包裹體中的液體主要是水溶液、碳酸和其它混合液,氣體是二氧化碳及揮發(fā)性化合物等,氣一液包裹體多集中在晶體底部包裹體是石英晶體的一種主要缺陷,實(shí)驗(yàn)表明,如果晶片中含有大的針狀包裹體時,對石英晶體元件的電性能影響很大。石英晶體的包裹體可用顯微鏡觀察法或油槽觀察法等進(jìn)行檢查
三、藍(lán)針
石英晶體中藍(lán)色針狀的缺陷稱為藍(lán)針。
藍(lán)針形成的原因很多,有人認(rèn)為藍(lán)針內(nèi)部包含有鐵、錳、銅、鋅等金屬氧化物,在這些氧化物外部還有密集的小氣泡或小水珠,當(dāng)光線通過它們時,除藍(lán)色光線外,其它光都被吸收掉,因此在晶體內(nèi)部呈現(xiàn)藍(lán)色針狀缺陷。還有人研究發(fā)現(xiàn),存在藍(lán)針的地方有很細(xì)的裂縫,它與晶體原有宏觀裂隙平行生長,說明藍(lán)針是屬于晶體內(nèi)部機(jī)械破壞的結(jié)果。
對一般應(yīng)用的壓電石英晶片可以存在藍(lán)針,但用于制造穩(wěn)定度高的和頻率比較高的石英晶體元件時,不允許其石英晶片有藍(lán)針存在。
四、其它疵病
在一些晶體中,可隱隱看出數(shù)個晶體的影子,這叫幻影或稱魔幻。它是由于晶體生長中斷了一段時間,后來又在晶面上繼續(xù)結(jié)晶而形成的。幻影破壞了晶體格架的完整性,影響晶體的彈性,屬晶體內(nèi)部深處的缺陷。
裂隙是存在于晶體內(nèi)部的小裂縫。它的形成可能是由于生長區(qū)中二氧化硅供應(yīng)不足,雜質(zhì)分布不均勻,籽晶不完善,機(jī)械應(yīng)力和溫度變化不均勻等緣故節(jié)瘤是由許多小晶塊構(gòu)成的鑲嵌結(jié)構(gòu),其形狀像是很小的晶體鑲嵌到大晶體的表面。這種鑲嵌結(jié)構(gòu)是受溫度、壓力、溶液飽和程度和混合物數(shù)量等生長條件影響而形成。
石英晶體、貼片晶振內(nèi)部某處有集中的許多微小氣泡和小裂隙,呈現(xiàn)白色如棉花狀,這種缺陷俗稱為棉。
石英晶體有著廣泛的分類以及用途，大類分有源晶振與無源晶振，往下還有更細(xì)分的插件式的、貼片式的、再各種封裝尺寸以及系列。更多的技術(shù)資料可聯(lián)系康比電子

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