Material básico para comunicaciones de próxima generación: tantalato de litio
Con el rápido desarrollo de la Internet de las cosas, la inteligencia artificial y la tecnología de big data, el tantalato de litio (LiTaO3) se ha utilizado ampliamente en el procesamiento de señales digitales, las comunicaciones 5G, la guía, los detectores infrarrojos y otros campos debido a sus excelentes propiedades como la piezoelectricidad, la acustóptica y la electroóptica. Su película monocristalina se considera un nuevo material que se necesita con urgencia para el desarrollo de nuevos dispositivos en la era posterior a Moore.
El tantalato de litio es un material cristalino multifuncional con un rendimiento excelente. Tiene una estructura de ilmenita y es incoloro o de color amarillo claro. Sus materias primas cristalinas son abundantes, su rendimiento es estable y es fácil de procesar. Puede producir monocristales de gran tamaño y alta calidad. Los cristales de tantalato de litio pulidos se pueden utilizar ampliamente en la fabricación de dispositivos de comunicación electrónica como resonadores, filtros de superficie y transductores. Es un material funcional indispensable en muchos campos de comunicación de alta gama como teléfonos móviles, comunicaciones por satélite y aeroespacial.
Aplicaciones principales
Filtro de ondas acústicas de superficie (SAW)
El filtro de ondas acústicas de superficie es un dispositivo de filtrado especial fabricado mediante el uso del efecto piezoeléctrico de los materiales del oscilador de cristal piezoeléctrico y las características físicas de la propagación de las ondas acústicas de superficie. Tiene las ventajas de una baja pérdida de transmisión, alta confiabilidad, gran flexibilidad de fabricación, compatibilidad analógica/digital y excelentes características de selección de frecuencia. Sus componentes principales incluyen la línea de transmisión, el cristal piezoeléctrico y el atenuador. Cuando la señal llega a la superficie del cristal piezoeléctrico a través de la línea de transmisión, se generarán ondas acústicas de superficie. La velocidad de las ondas acústicas de superficie de diferentes frecuencias es diferente durante la propagación. Al diseñar razonablemente la forma geométrica y los parámetros de transmisión del cristal piezoeléctrico y el transductor interdigital y la existencia del reflector, se pueden lograr efectos de filtrado de diferentes frecuencias.
Oscilador de cristal
Un oscilador de cristal es un dispositivo de conversión de energía que convierte la corriente continua en corriente alterna con una determinada frecuencia. Utiliza principalmente el efecto piezoeléctrico de los cristales piezoeléctricos para generar oscilaciones eléctricas estables. Cuando se aplica voltaje a los dos polos del chip, el cristal se deformará, generando así voltaje en la hoja de metal. Los osciladores de cristal se utilizan ampliamente en estaciones de radio de comunicación, GPS, comunicaciones por satélite, dispositivos móviles de control remoto, transmisores de teléfonos móviles y contadores de frecuencia de alta gama debido a sus señales de CA de frecuencia altamente estables. Por lo general, se utilizan cristales que pueden convertir energía eléctrica y energía mecánica para proporcionar oscilaciones de frecuencia única estables y precisas. Actualmente, los materiales de cristal más utilizados incluyen materiales semiconductores de cuarzo y chips de tantalato de litio.
Detector piroeléctrico
Un detector piroeléctrico es un sensor que utiliza el efecto piroeléctrico para detectar cambios de temperatura o radiación infrarroja. Puede detectar los cambios de energía del objetivo en una forma sin contacto, generando así una señal eléctrica medible. Su componente principal es un chip piroeléctrico, un material monocristalino con propiedades especiales, generalmente compuesto por unidades con cargas opuestas, con ejes de cristal y polarización espontánea. Los materiales piroeléctricos deben prepararse muy delgados y los electrodos se colocan en la superficie perpendicular al eje del cristal. El electrodo de la superficie superior debe recubrirse con una capa de absorción antes de poder usarse. Cuando la radiación infrarroja alcanza la capa de absorción, el chip piroeléctrico se calentará y se generará un electrodo de superficie; si se interrumpe la radiación, se generará una carga de polarización inversa.
El tantalato de litio tiene amplias perspectivas de aplicación en las comunicaciones 5G, chips fotónicos, información cuántica y otros campos debido a su gran coeficiente piroeléctrico, alta temperatura de Curie, pequeño factor de pérdida dieléctrica, bajo punto de fusión térmica por unidad de volumen, pequeña constante dieléctrica relativa y rendimiento estable.