Silicate de gallium et de lanthane

Composé chimique

Silicate de gallium et de lanthane
Identification
No CAS 82642-19-1
Apparence solide cristallin
Propriétés chimiques
Formule Ga5La3O14SiLa3Ga5SiO14
Masse molaire[1] 1 017,409 ± 0,01 g/mol
Ga 34,27 %, La 40,96 %, O 22,02 %, Si 2,76 %,
Propriétés physiques
fusion 1 470 °C[2]
Masse volumique 5,748 g/cm3[2]
5,85 g/cm3[3]

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le silicate de gallium et de lanthane, ou LGS, est un composé chimique de formule La3Ga5SiO14. Il s'agit d'une céramique piézoélectrique de la famille des langasites[4]. Il ne présente pas de transition de phase jusqu'à son point de fusion de 1 470 °C. On peut en faire croître des monocristaux par le procédé de Czochralski[5] généralement sous atmosphère d'argon ou d'azote avec jusqu'à 5 % volumique d'oxygène. Ce dernier permet de réduire les pertes en gallium mais doit demeurer à un taux suffisamment bas pour éviter de favoriser la dissolution du platine ou de l'iridium constituant le creuset dans le mélange de constituants liquides. Les cristaux obtenus sont de qualité d'autant meilleure que leur taux de croissance est faible.

Quelques grandeurs physiques du silicate de gallium et de lanthane mesurées à température ambiante sont les suivantes[3] :

Les langasites forment une famille de matériaux de formule générique A3BC3D2O14A indique un site décaédrique, B indique un site octaédrique, et C et D indiquent des sites tétraédriques. Dans le La3Ga5SiO14, les atomes de lanthane occupent les sites A, les atomes de gallium occupent les sites B et C ainsi que la moitié des sites D, et les atomes de silicium occupent les sites D restants[6]. On trouve dans cette famille des composés nommés LTG (La3Ta0,5Ga5,5O14), LNG (La3Nb0,5Ga5,5O14), LTGA (La3Ta0,5Ga5,3Al0,2O14), LNGA (La3Nb0,5Ga5,3Al0,2O14), SNGS (Sr3NbGa3Si2O14), STGS (Sr3TaGa3Si2O14), CNGS (Ca3NbGa3Si2O14), CTGS (Ca3TaGa3Si2O14), CTAS (Ca3TaAl3Si2O14), etc.[3]

Notes et référencesModifier

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. a et b (en) « Langasite », sur https://www.americanelements.com/, American Elements (consulté le ).
  3. a b et c (en) Shujun Zhang, Yanqing Zheng, Haikuan Kong, Jun Xin, Eric Frantz et Thomas R. Shrout, « Characterization of high temperature piezoelectric crystals with an ordered langasite structure », Journal of Applied Physics, vol. 105, no 11,‎ , article no 114107 (DOI 10.1063/1.3142429, Bibcode 2009JAP...105k4107Z, lire en ligne)
  4. (en) S. Laffey, M. Hendrickson et J. R. Vig, « Polishing and etching langasite and quartz crystals », Proceedings of IEEE 48th Annual Symposium on Frequency Control,‎ , article no 4923014 (DOI 10.1109/FREQ.1994.398330, lire en ligne)
  5. (en) J. Bohm, R. B. Heimann, M. Hengst, R. Roewer et J. Schindler, « Czochralski growth and characterization of piezoelectric single crystals with langasite structure: La3Ga5SiO14 (LGS), La3Ga5.5Nb0.5O14 (LGN), and La3Ga5.5Ta0.5O14 (LGT): Part I », Journal of Crystal Growth, vol. 204, nos 1-2,‎ , p. 128-136 (DOI 10.1016/S0022-0248(99)00186-4, Bibcode 1999JCrGr.204..128B, lire en ligne)
  6. (ru) E. L. Belokoneva, S. Yu. Stefanovich, Yu. V. Pisarevskii et A. V. Mosunov, « Refined structures of La3Ga5SiO14 and Pb3Ga2Ge4O14 and the Crystal Chemical Regularities in the Structure and Properties of Compounds of the Langasite Family », Zhurnal Neorganicheskoi Khimii, vol. 45, no 11,‎ , p. 1786-1796