نسل بعدی مواد هسته ارتباطی: لیتیوم تانتالات

با توسعه سریع اینترنت اشیا، هوش مصنوعی و فناوری کلان داده، لیتیوم تانتالات (LiTaO3) به دلیل خواص عالی مانند پیزوالکتریک، به طور گسترده در پردازش سیگنال دیجیتال، ارتباطات 5G، هدایت، آشکارسازهای مادون قرمز و سایر زمینه ها استفاده شده است. ، آکوستو اپتیک و الکترواپتیک. فیلم تک کریستالی آن به عنوان یک ماده جدید مورد نیاز فوری برای توسعه دستگاه های جدید در دوران پس از مور در نظر گرفته می شود.

لیتیوم تانتالات یک ماده کریستالی چند منظوره با عملکرد عالی است. ساختار ایلمنیتی دارد و بی رنگ یا زرد روشن است. مواد خام کریستالی آن فراوان است، عملکرد آن پایدار است و پردازش آن آسان است. این می تواند تک کریستال های با کیفیت بالا و اندازه بزرگ تولید کند. کریستال های لیتیوم تانتالات صیقلی را می توان به طور گسترده در ساخت وسایل ارتباط الکترونیکی مانند تشدید کننده ها، فیلترهای سطحی و مبدل ها استفاده کرد. این یک ماده کاربردی ضروری در بسیاری از زمینه های ارتباطی پیشرفته مانند تلفن های همراه، ارتباطات ماهواره ای و هوافضا است.

برنامه های کاربردی اصلی

فیلتر موج صوتی سطحی (SAW).
فیلتر موج صوتی سطحی یک دستگاه فیلتر ویژه است که با استفاده از اثر پیزوالکتریک مواد نوسانگر کریستال پیزوالکتریک و ویژگی های فیزیکی انتشار موج صوتی سطحی ساخته شده است. مزایای انتقال کم، قابلیت اطمینان بالا، انعطاف پذیری تولید زیاد، سازگاری آنالوگ / دیجیتال و ویژگی های انتخاب فرکانس عالی را دارد. اجزای اصلی آن شامل خط انتقال، کریستال پیزوالکتریک و تضعیف کننده است. هنگامی که سیگنال از طریق خط انتقال به سطح کریستال پیزوالکتریک می رسد، امواج صوتی سطحی تولید می شود. سرعت امواج صوتی سطحی با فرکانس های مختلف در طول انتشار متفاوت است. با طراحی منطقی شکل هندسی و پارامترهای انتقال کریستال پیزوالکتریک و مبدل بین دیجیتالی و وجود بازتابنده، می توان به اثرات فیلتر فرکانس های مختلف دست یافت.

نوسان ساز کریستالی
نوسان ساز کریستالی یک دستگاه تبدیل انرژی است که جریان مستقیم را به جریان متناوب با فرکانس مشخص تبدیل می کند. عمدتاً از اثر پیزوالکتریک کریستال های پیزوالکتریک برای ایجاد نوسانات الکتریکی پایدار استفاده می کند. هنگامی که ولتاژ به دو قطب تراشه اعمال می شود، کریستال تغییر شکل می دهد و در نتیجه ولتاژ روی ورق فلز ایجاد می کند. نوسانگرهای کریستالی به دلیل سیگنال‌های AC با فرکانس بسیار پایدار به طور گسترده در ایستگاه‌های رادیویی ارتباطی، GPS، ارتباطات ماهواره‌ای، دستگاه‌های تلفن همراه کنترل از راه دور، فرستنده‌های تلفن همراه و شمارنده‌های فرکانس بالا استفاده می‌شوند. معمولاً از کریستال هایی استفاده می کند که می توانند انرژی الکتریکی و انرژی مکانیکی را برای ارائه نوسانات تک فرکانس پایدار و دقیق تبدیل کنند. در حال حاضر، مواد کریستالی رایج شامل مواد نیمه هادی کوارتز و تراشه های لیتیوم تانتالات می باشد.

آشکارساز پیرالکتریک
آشکارساز پیروالکتریک سنسوری است که از اثر پیرالکتریک برای تشخیص تغییرات دما یا تشعشعات فروسرخ استفاده می کند. این می تواند تغییرات انرژی هدف را به صورت غیر تماسی تشخیص دهد و در نتیجه یک سیگنال الکتریکی قابل اندازه گیری تولید کند. جزء اصلی آن یک تراشه پیروالکتریک، یک ماده تک کریستالی با خواص ویژه است که معمولاً از واحدهایی با بارهای مخالف، با محورهای کریستالی و قطبش خود به خود تشکیل شده است. مواد پیروالکتریک باید بسیار نازک آماده شوند و الکترودها بر روی سطح عمود بر محور کریستال اندود می شوند. الکترود سطح بالایی قبل از استفاده باید با یک لایه جذب آبکاری شود. هنگامی که تابش مادون قرمز به لایه جذب می رسد، تراشه پیروالکتریک گرم می شود و یک الکترود سطحی تولید می شود. اگر تابش قطع شود، بار پلاریزاسیون معکوس ایجاد می شود.

لیتیوم تانتالات به دلیل ضریب پیروالکتریک زیاد، دمای کوری بالا، ضریب تلفات دی الکتریک کوچک، نقطه ذوب حرارتی پایین در واحد حجم، ثابت دی الکتریک نسبی کوچک و عملکرد پایدار، چشم انداز کاربرد گسترده ای در ارتباطات 5G، تراشه های فوتونیک، اطلاعات کوانتومی و سایر زمینه ها دارد.