Bahan inti komunikasi generasi berikutnya: litium tantalat

Dengan pesatnya perkembangan Internet of Things, kecerdasan buatan, dan teknologi big data, litium tantalat (LiTaO3) telah banyak digunakan dalam pemrosesan sinyal digital, komunikasi 5G, pemandu, detektor inframerah, dan bidang lainnya karena sifatnya yang sangat baik seperti piezoelektrik, akustik-optik, dan elektro-optik. Lapisan kristal tunggalnya dianggap sebagai material baru yang sangat dibutuhkan untuk pengembangan perangkat baru di era pasca-Moore.

Litium tantalat adalah material kristal multifungsi dengan kinerja yang sangat baik. Material ini memiliki struktur ilmenit dan tidak berwarna atau kuning muda. Bahan baku kristalnya melimpah, kinerjanya stabil, dan mudah diproses. Material ini dapat menghasilkan kristal tunggal berukuran besar dan berkualitas tinggi. Kristal litium tantalat yang dipoles dapat digunakan secara luas dalam pembuatan perangkat komunikasi elektronik seperti resonator, filter permukaan, dan transduser. Material ini merupakan material fungsional yang sangat diperlukan dalam banyak bidang komunikasi canggih seperti telepon seluler, komunikasi satelit, dan kedirgantaraan.

Aplikasi Utama

Filter Gelombang Akustik Permukaan (SAW)
Filter gelombang akustik permukaan adalah perangkat penyaringan khusus yang dibuat dengan menggunakan efek piezoelektrik dari bahan osilator kristal piezoelektrik dan karakteristik fisik perambatan gelombang akustik permukaan. Ia memiliki keunggulan berupa kehilangan transmisi rendah, keandalan tinggi, fleksibilitas manufaktur tinggi, kompatibilitas analog/digital, dan karakteristik pemilihan frekuensi yang sangat baik. Komponen utamanya meliputi saluran transmisi, kristal piezoelektrik, dan attenuator. Ketika sinyal mencapai permukaan kristal piezoelektrik melalui saluran transmisi, gelombang akustik permukaan akan dihasilkan. Kecepatan gelombang akustik permukaan dengan frekuensi yang berbeda berbeda selama perambatan. Dengan merancang bentuk geometris dan parameter transmisi kristal piezoelektrik dan transduser interdigital serta keberadaan reflektor secara wajar, efek penyaringan dari frekuensi yang berbeda dapat dicapai.

Osilator Kristal
Osilator kristal adalah perangkat konversi energi yang mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik dengan frekuensi tertentu. Ia terutama menggunakan efek piezoelektrik dari kristal piezoelektrik untuk menghasilkan osilasi listrik yang stabil. Ketika tegangan diberikan pada dua kutub chip, kristal akan berubah bentuk, sehingga menghasilkan tegangan pada lembaran logam. Osilator kristal banyak digunakan di stasiun radio komunikasi, GPS, komunikasi satelit, perangkat seluler kendali jarak jauh, pemancar telepon seluler, dan penghitung frekuensi kelas atas karena sinyal AC frekuensinya yang sangat stabil. Biasanya menggunakan kristal yang dapat mengubah energi listrik dan energi mekanik untuk memberikan osilasi frekuensi tunggal yang stabil dan akurat. Saat ini, bahan kristal yang umum digunakan meliputi bahan semikonduktor kuarsa dan chip litium tantalat.

Detektor piroelektrik
Detektor piroelektrik adalah sensor yang menggunakan efek piroelektrik untuk mendeteksi perubahan suhu atau radiasi inframerah. Ia dapat mendeteksi perubahan energi target dalam bentuk non-kontak, sehingga menghasilkan sinyal listrik yang dapat diukur. Komponen intinya adalah chip piroelektrik, bahan kristal tunggal dengan sifat khusus, biasanya terdiri dari unit dengan muatan yang berlawanan, dengan sumbu kristal dan polarisasi spontan. Bahan piroelektrik perlu disiapkan sangat tipis, dan elektroda dilapisi pada permukaan yang tegak lurus dengan sumbu kristal. Elektroda permukaan atas perlu dilapisi dengan lapisan serapan sebelum dapat digunakan. Ketika radiasi inframerah mencapai lapisan serapan, chip piroelektrik akan dipanaskan dan elektroda permukaan akan dihasilkan; jika radiasi terputus, muatan polarisasi terbalik akan dihasilkan.

Litium tantalat memiliki prospek aplikasi yang luas dalam komunikasi 5G, chip fotonik, informasi kuantum, dan bidang lainnya karena koefisien piroelektriknya yang besar, suhu Curie yang tinggi, faktor kehilangan dielektrik yang kecil, titik leleh termal per satuan volume yang rendah, konstanta dielektrik relatif yang kecil, dan kinerja yang stabil.