Material central de comunicação de última geração: tantalato de lítio

Com o rápido desenvolvimento da Internet das Coisas, da inteligência artificial e da tecnologia de big data, o tantalato de lítio (LiTaO3) tem sido amplamente utilizado no processamento de sinais digitais, comunicações 5G, orientação, detetores de infravermelhos e outros campos devido às suas excelentes propriedades, como a piezoeletricidade , a ótica acústica e a eletro-óptica. O seu filme monocristalino é considerado um novo material urgentemente necessário para o desenvolvimento de novos dispositivos na era pós-Moore.

O tantalato de lítio é um material cristalino multifuncional com um excelente desempenho. Possui uma estrutura ilmenite e é incolor ou amarelo claro. As suas matérias-primas cristalinas são abundantes, o seu desempenho é estável e fácil de processar. Pode produzir cristais únicos de tamanho grande e de alta qualidade. Os cristais de tantalato de lítio polidos podem ser amplamente utilizados no fabrico de dispositivos de comunicação eletrónica, tais como ressonadores, filtros de superfície e transdutores. É um material funcional indispensável em muitos campos de comunicação de ponta, como telemóveis, comunicações por satélite e aeroespacial.

Principais aplicações

Filtro de onda acústica de superfície (SAW)
O filtro de ondas acústicas de superfície é um dispositivo de filtragem especial feito usando o efeito piezoelétrico de materiais osciladores de cristal piezoelétricos e as características físicas da propagação de ondas acústicas de superfície. Possui as vantagens de baixa perda de transmissão, alta fiabilidade, grande flexibilidade de fabrico, compatibilidade analógica/digital e excelentes características de seleção de frequência. Os seus principais componentes incluem linha de transmissão, cristal piezoelétrico e atenuador. Quando o sinal atinge a superfície do cristal piezoelétrico através da linha de transmissão, serão geradas ondas acústicas superficiais. A velocidade das ondas acústicas superficiais de diferentes frequências é diferente durante a propagação. Ao projetar razoavelmente a forma geométrica e os parâmetros de transmissão do cristal piezoelétrico e do transdutor interdigital e a existência do refletor, podem ser alcançados efeitos de filtragem de diferentes frequências.

Oscilador de Cristal
Um oscilador de cristal é um dispositivo de conversão de energia que converte corrente contínua em corrente alternada com uma determinada frequência. Utiliza principalmente o efeito piezoelétrico de cristais piezoelétricos para gerar oscilações elétricas estáveis. Quando a tensão é aplicada aos dois pólos do chip, o cristal deforma-se, gerando assim tensão na chapa metálica. Os osciladores de cristal são amplamente utilizados em estações de rádio de comunicação, GPS, comunicações por satélite, dispositivos móveis de controlo remoto, transmissores de telemóveis e contadores de frequência de ponta devido aos seus sinais CA de frequência altamente estáveis. Geralmente utiliza cristais que podem converter energia elétrica e energia mecânica para fornecer oscilações de frequência única estáveis ​​e precisas. Atualmente, os materiais cristalinos normalmente utilizados incluem materiais semicondutores de quartzo e chips de tantalato de lítio.

Detetor piroelétrico
Um detetor piroelétrico é um sensor que utiliza o efeito piroelétrico para detetar alterações de temperatura ou radiação infravermelha. Pode detetar as mudanças de energia do alvo sem contacto, gerando assim um sinal elétrico mensurável. O seu componente central é um chip piroelétrico, um material monocristalino com propriedades especiais, geralmente composto por unidades com cargas opostas, com eixos cristalinos e polarização espontânea. Os materiais piroelétricos necessitam de ser preparados muito finos e os elétrodos são revestidos na superfície perpendicularmente ao eixo do cristal. O elétrodo da superfície superior necessita de ser revestido com uma camada de absorção antes de poder ser utilizado. Quando a radiação infravermelha atinge a camada de absorção, o chip piroelétrico será aquecido e será gerado um elétrodo de superfície; se a radiação for interrompida, será gerada uma carga de polarização inversa.

O tantalato de lítio tem amplas perspetivas de aplicação em comunicações 5G, chips fotónicos, informação quântica e outros campos devido ao seu grande coeficiente piroelétrico, alta temperatura Curie, pequeno fator de perda dielétrica, baixo ponto de fusão térmica por unidade de volume, pequena constante dielétrica relativa e desempenho estável.