Mg-dopade LiNbO₃-tackor 45°Z-skurna 64°Y-skurna orienteringar för 5G/6G-kommunikationssystem

Kort beskrivning:

LiNbO3-tackor (litiumniobatkristalltackor) är ett hörnstensmaterial inom avancerad optoelektronik och kvantteknik, känt för sina exceptionella elektrooptiska koefficienter (γ₃₃ = 30,9 pm/V), breda transparensområde (400–5 200 nm) och höga Curie-temperatur (1210 °C). Till skillnad från konventionella kiselbaserade material möjliggör LiNbO3-tackor högfrekvent signalbehandling och tillverkning av vågledare med stor apertur, vilket gör dem oumbärliga för 5G/6G-kommunikation, kvantfotonik och industriell avkänning. Nya framsteg inom heterogen integration (t.ex. Si-baserade kompositskivor) och defektreducering (t.ex. Mg-dopning) har ytterligare utökat dess tillämpbarhet i extrema miljöer, såsom högtemperatursensorer (>400 °C) och strålningshärdade flyg- och rymdsystem.

Skicka e-post till oss

Drag

Tekniska parametrar

Kristallstruktur	Hexagonal
Gitterkonstant	a = 5,154 Å c = 13,783 Å
Mp	1650 °C
Densitet	7,45 g/cm3
Curietemperatur	610 °C
Hårdhet	5,5–6 Mohs
Termisk expansionskoefficient	aa = 1,61 x 10⁻⁶ / k ac = 4,1 x 10⁻⁶ / k
Resistivitet	1015 Wm
Permittivitet	es11 / e0: 39 ~ 43 es33 / e0: 42 ~ 43 et11 / e0: 51 ~ 54 et11 / e0: 43 ~ 46
Färg	Färglös
Genom en rad	0,4 ~ 5,0 um
Brytningsindex	nej = 2,176 ne = 2,180 @ 633 nm

Viktiga tekniska egenskaper

LiNbO3-tackor uppvisar en rad överlägsna egenskaper:

1. Elektrooptisk prestanda:

Hög ickelinjär koefficient: d₃₃= 34,4 pm/V, vilket möjliggör effektiv andra harmonisk generering (SHG) och optisk parametrisk oscillation (OPO) för avstämbara infraröda källor.

Bredbandsöverföring: Minimal absorption i det synliga spektrumet (α < 0,1 dB/cm vid 1550 nm), avgörande för optiska förstärkare i C-bandet och kvantfrekvensomvandling.

2. Mekanisk och termisk robusthet:

Låg termisk expansion: CTE = 14,4×10⁻⁶/K (a-axel), vilket säkerställer kompatibilitet med kiselsubstrat i hybridfotoniska kretsar.

Högt piezoelektriskt svar: g₃₃ > 20 mV/m, idealiskt för SAW-filter (surface acoustic wave) i 5G mmWave-system.

3. Felkontroll:

Mikrorörsdensitet: <0,1 cm⁻² (8-tums göt), validerad via synkrotronröntgendiffraktion.

Strålningsbeständighet: Minimal gitterförvrängning under 100 kV/cm elektriska fält, validerad i tester av flyg- och rymdteknik.

Strategiska tillämpningar

LiNbO3-tackor driver innovation inom banbrytande områden:

1. Kvantfotonik:

Enfotonkällor: Genom att utnyttja ickelinjär nedkonvertering möjliggör LiNbO3 generering av sammanflätade fotonpar för kvantnyckeldistributionssystem (QKD).

Kvantminne: Integration med Er³⁺-dopade fibrer uppnår 30 % lagringseffektivitet vid 1530 nm, vilket är avgörande för kvantnätverk över långa avstånd.

2. Optoelektroniska system:

Höghastighetsmodulatorer: X-cut LiNbO3 uppnår 40 GHz bandbredd med <1 dB insättningsförlust, vilket överträffar LiTaO3 i 400G optiska sändtagare.

Laserfrekvensfördubbling: Mg-dopad LiNbO3 (6 % tröskelvärde) minskar fotorefraktiv skada, vilket möjliggör stabil 1064 nm → 532 nm-konvertering i LiDAR-system.

3. Industriell avkänning:

Högtemperaturtrycksensorer: Arbetar kontinuerligt vid 600 °C och utnyttjar piezoelektrisk resonans för övervakning av olje-/gasledningar.

Strömtransformatorer: Fe/Mg-samdopning ökar känsligheten (0,1 % FS) i smarta elnätsapplikationer.

XKH-tjänster och lösningar

Våra LiNbO3-tacktjänster är konstruerade för skalbarhet och precision:

1. Anpassad tillverkning:

Storleksalternativ: 3–8-tums tackor med X/Y/Z-skärning och 42° Y-skärning, ±0,01° vinkeltolerans.

Dopningskontroll: Fe/Mg-samdopning via Czochralski-metoden (koncentrationsintervall 10¹⁶–10¹⁹ cm⁻³) för att optimera fotorefraktiv resistans.

2. Avancerad bearbetning:

Heterogen integration: Si-LN-kompositskivor (300–600 nm tjocklek) med värmeledningsförmåga upp till 8,78 W/m·K för högfrekventa SAW-filter.

Vågledartillverkning: Protonutbytes- (PE) och omvänd protonutbytes- (RPE) tekniker ger submikronvågledare (Δn > 0,7) för 40 GHz elektrooptiska modulatorer.

3. Kvalitetssäkring:

Helhetstestning: Ramanspektroskopi (polytypverifiering), XRD (kristallinitet) och AFM (ytmorfologi) säkerställer överensstämmelse med MIL-PRF-4520J och JEDEC-033.

Global logistik: Temperaturkontrollerad frakt (±0,5 °C) och 48-timmars nödleverans i Asien-Stillahavsområdet, Europa och Nordamerika.

Konkurrensfördelar

1. Kostnadseffektivitet: 8-tums tackor minskar materialspillet med 30 % jämfört med 4-tumsalternativ, vilket sänker enhetskostnaden med 18 %.

2. Prestandamätningar:

SAW-filterbandbredd: >1,28 GHz (jämfört med 0,8 GHz för LiTaO3), kritisk för 5G mmWave-band.

Termisk cykling: Överlever -200–500 °C cykler med <0,05 % skevhet, validerat i LiDAR-tester för fordon.

1. Hållbarhet: Återvinningsbara bearbetningsmetoder minskar vattenförbrukningen med 40 % och energianvändningen med 25 %.

Slutsats

LiNbO3-tackor är fortfarande det materialval som föredras för nästa generations optoelektronik, och kombinerar oöverträffad elektrooptisk prestanda med industriell tillförlitlighet. Från kvantberäkning till 6G-kommunikation positionerar dess mångsidighet och skalbarhet den som en avgörande möjliggörare för framtida teknologier. Samarbeta med oss för att utnyttja banbrytande dopnings-, defektreducerings- och heterogena integrationslösningar skräddarsydda för dina applikationsbehov.