مادة أساسية للاتصالات من الجيل التالي: تانتالات الليثيوم
مع التطور السريع لإنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي وتكنولوجيا البيانات الضخمة، تم استخدام تانتالات الليثيوم (LiTaO3) على نطاق واسع في معالجة الإشارات الرقمية واتصالات الجيل الخامس والتوجيه وأجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء وغيرها من المجالات بسبب خصائصه الممتازة مثل الكهرباء الضغطية والبصريات الصوتية والبصريات الكهربائية. يعتبر فيلمه البلوري المفرد مادة جديدة مطلوبة بشكل عاجل لتطوير أجهزة جديدة في عصر ما بعد مور.
تانتالات الليثيوم هي مادة بلورية متعددة الوظائف ذات أداء ممتاز. لها بنية إلمينيت وهي عديمة اللون أو صفراء فاتحة. المواد الخام البلورية وفيرة، وأداؤها مستقر، وسهلة المعالجة. يمكنها إنتاج بلورات مفردة عالية الجودة وكبيرة الحجم. يمكن استخدام بلورات تانتالات الليثيوم المصقولة على نطاق واسع في تصنيع أجهزة الاتصالات الإلكترونية مثل الرنانات ومرشحات السطح والمحولات. إنها مادة وظيفية لا غنى عنها في العديد من مجالات الاتصالات الراقية مثل الهواتف المحمولة واتصالات الأقمار الصناعية والفضاء الجوي.
التطبيقات الرئيسية
مرشح الموجات الصوتية السطحية (SAW)
مرشح الموجات الصوتية السطحية هو جهاز ترشيح خاص مصنوع باستخدام التأثير الكهرضغطي لمواد مذبذب البلورة الكهرضغطية والخصائص الفيزيائية لانتشار الموجات الصوتية السطحية. يتمتع بمزايا انخفاض خسارة الإرسال، والموثوقية العالية، ومرونة التصنيع الكبيرة، والتوافق التناظري/الرقمي، وخصائص اختيار التردد الممتازة. تتضمن مكوناته الرئيسية خط النقل والبلورة الكهرضغطية والمخفف. عندما تصل الإشارة إلى سطح البلورة الكهرضغطية من خلال خط النقل، سيتم توليد موجات صوتية سطحية. تختلف سرعة الموجات الصوتية السطحية ذات الترددات المختلفة أثناء الانتشار. من خلال التصميم المعقول للشكل الهندسي ومعلمات الإرسال للبلورة الكهرضغطية والمحول الرقمي البيني ووجود العاكس، يمكن تحقيق تأثيرات الترشيح للترددات المختلفة.
مذبذب البلورة
مذبذب البلورة هو جهاز تحويل طاقة يحول التيار المستمر إلى تيار متناوب بتردد معين. يستخدم بشكل أساسي التأثير الكهرضغطي للبلورات الكهرضغطية لتوليد تذبذبات كهربائية مستقرة. عندما يتم تطبيق الجهد على قطبي الشريحة، تتشوه البلورة، وبالتالي توليد الجهد على الصفيحة المعدنية. تُستخدم مذبذبات البلورة على نطاق واسع في محطات الراديو للاتصالات، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، وأجهزة التحكم عن بعد المحمولة، وأجهزة إرسال الهاتف المحمول، وعدادات الترددات عالية الجودة بسبب إشارات التيار المتردد عالية الثبات. وعادةً ما تستخدم البلورات التي يمكنها تحويل الطاقة الكهربائية والطاقة الميكانيكية لتوفير تذبذبات ثابتة ودقيقة بتردد واحد. حاليًا، تشمل المواد البلورية المستخدمة بشكل شائع مواد أشباه الموصلات الكوارتز ورقائق تانتالات الليثيوم.
كاشف كهربائي حراري
كاشف كهربائي حراري هو مستشعر يستخدم التأثير الكهربائي الحراري للكشف عن التغيرات في درجات الحرارة أو الأشعة تحت الحمراء. يمكنه الكشف عن التغيرات في طاقة الهدف في شكل غير تلامسي، وبالتالي توليد إشارة كهربائية قابلة للقياس. المكون الأساسي لها هو رقاقة كهربائية حرارية، وهي مادة بلورية أحادية ذات خصائص خاصة، وتتكون عادة من وحدات ذات شحنات معاكسة، مع محاور بلورية واستقطاب تلقائي. تحتاج المواد الكهربائية الحرارية إلى تحضير رقيق للغاية، ويتم طلاء الأقطاب الكهربائية على السطح بشكل عمودي على محور البلورة. يجب طلاء القطب الكهربائي السطحي العلوي بطبقة امتصاص قبل استخدامه. عندما يصل الإشعاع تحت الأحمر إلى طبقة الامتصاص، سيتم تسخين الرقاقة الكهربائية الحرارية وسيتم توليد قطب كهربائي سطحي؛ إذا انقطع الإشعاع، سيتم توليد شحنة استقطاب عكسي.
تتمتع تانتالات الليثيوم بآفاق تطبيق واسعة في اتصالات الجيل الخامس والرقائق الفوتونية والمعلومات الكمومية وغيرها من المجالات بسبب معاملها الكهربائي الحراري الكبير ودرجة حرارة كوري العالية وعامل الخسارة العازلة الصغيرة ونقطة الانصهار الحرارية المنخفضة لكل وحدة حجم وثابت العزل الكهربائي النسبي الصغير والأداء المستقر.