Mg-dopede LiNbO₃-barrer 45°Z-skåret 64°Y-skåret orientering til 5G/6G-kommunikationssystemer

Kort beskrivelse:

LiNbO3-barrer (lithiumniobatkrystalbarrer) er et hjørnestensmateriale inden for avanceret optoelektronik og kvanteteknologier, kendt for sine exceptionelle elektrooptiske koefficienter (γ₃₃ = 30,9 pm/V), brede transparensområde (400-5.200 nm) og høje Curie-temperatur (1210 °C). I modsætning til konventionelle siliciumbaserede materialer muliggør LiNbO3-barrer højfrekvent signalbehandling og fremstilling af bølgeledere med stor apertur, hvilket gør dem uundværlige for 5G/6G-kommunikation, kvantefotonik og industriel sensorik. Nylige fremskridt inden for heterogen integration (f.eks. Si-baserede kompositwafere) og defektreduktion (f.eks. Mg-doping) har yderligere udvidet dets anvendelighed til ekstreme miljøer, såsom højtemperatursensorer (>400 °C) og strålingshærdede luftfartssystemer.

Send e-mail til os

Funktioner

Tekniske parametre

Krystalstruktur	Sekskantet
Gitterkonstant	a = 5,154 Å c = 13,783 Å
Mp	1650 grader Celsius
Tæthed	7,45 g/cm3
Curie-temperatur	610 °C
Hårdhed	5,5 - 6 Mohs
Termisk udvidelseskoefficient	aa = 1,61 x 10⁻⁶ / k og ac = 4,1 x 10⁻⁶ / k
Modstandsevne	1015 Wm
Permittivitet	es11 / e0: 39 ~ 43 es33 / e0: 42 ~ 43 et11 / e0: 51 ~ 54 et11 / e0: 43 ~ 46
Farve	Farveløs
Gennem en række	0,4 ~ 5,0 um
Brydningsindeks	nej = 2,176 ne = 2,180 @ 633 nm

Vigtige tekniske egenskaber

LiNbO3-barrer udviser en række overlegne egenskaber:

1. Elektrooptisk ydeevne:

Høj ikke-lineær koefficient: d₃₃ = 34,4 pm/V, hvilket muliggør effektiv anden harmonisk generering (SHG) og optisk parametrisk oscillation (OPO) for justerbare infrarøde kilder.

Bredbåndstransmission: Minimal absorption i det synlige spektrum (α < 0,1 dB/cm ved 1550 nm), kritisk for C-bånds optiske forstærkere og kvantefrekvenskonvertering.

2. Mekanisk og termisk robusthed:

Lav termisk udvidelse: CTE = 14,4×10⁻⁶/K (a-akse), hvilket sikrer kompatibilitet med siliciumsubstrater i hybride fotoniske kredsløb.

Høj piezoelektrisk respons: g₃₃ > 20 mV/m, ideel til SAW-filtre (surface acoustic wave) i 5G mmWave-systemer.

3. Fejlkontrol:

Mikrorørsdensitet: <0,1 cm⁻² (8-tommer ingots), valideret via synkrotronrøntgendiffraktion.

Strålingsmodstand: Minimal gitterforvrængning under 100 kV/cm elektriske felter, valideret i test af luftfartskvalitet.

Strategiske applikationer

LiNbO3-barrer driver innovation på tværs af banebrydende områder:

1. Kvantefotonik:

Enkeltfotonkilder: Ved at udnytte ikke-lineær nedkonvertering muliggør LiNbO3 generering af sammenfiltrede fotonpar til kvante-nøglefordelingssystemer (QKD).

Kvantehukommelse: Integration med Er³⁺-dopede fibre opnår 30% lagringseffektivitet ved 1530 nm, hvilket er afgørende for kvantenetværk over lange afstande.

2. Optoelektroniske systemer:

Højhastighedsmodulatorer: X-cut LiNbO3 opnår 40 GHz båndbredde med <1 dB indsættelsestab og overgår dermed LiTaO3 i 400G optiske transceivere.

Fordobling af laserfrekvens: Mg-doteret LiNbO3 (6 % tærskel) reducerer fotorefraktiv skade, hvilket muliggør stabil 1064 nm → 532 nm konvertering i LiDAR-systemer.

3. Industriel sensorering:

Højtemperaturtryksensorer: Arbejder kontinuerligt ved 600 °C og udnytter piezoelektrisk resonans til overvågning af olie-/gasrørledninger.

Strømtransformere: Fe/Mg-co-doping øger følsomheden (0,1% FS) i smart grid-applikationer.

XKH-tjenester og -løsninger

Vores LiNbO3-barreservices er konstrueret til skalerbarhed og præcision:

1. Specialfremstilling:

Størrelsesmuligheder: 3-8-tommer barrer med X/Y/Z-skæring og 42° Y-skæringsgeometrier, ±0,01° vinkeltolerance.

Dopingkontrol: Fe/Mg-co-doping via Czochralski-metoden (koncentrationsområde 10¹⁶–10¹⁹ cm⁻³) for at optimere fotorefraktiv modstand.

2. Avanceret behandling:

Heterogen integration: Si-LN kompositwafere (300-600 nm tykkelse) med termisk ledningsevne op til 8,78 W/m·K til højfrekvente SAW-filtre.

Bølgelederfremstilling: Protonudvekslings- (PE) og omvendt protonudvekslings- (RPE) teknikker giver submikronbølgeledere (Δn > 0,7) til 40 GHz elektrooptiske modulatorer.

3. Kvalitetssikring:

End-to-End-testning: Ramanspektroskopi (polytypeverifikation), XRD (krystallinitet) og AFM (overflademorfologi) sikrer overholdelse af MIL-PRF-4520J og JEDEC-033.

Global logistik: Temperaturkontrolleret forsendelse (±0,5 °C) og 48-timers nødlevering i Asien-Stillehavsområdet, Europa og Nordamerika.

Konkurrencefordele

1. Omkostningseffektivitet: 8-tommer ingots reducerer materialespild med 30 % sammenlignet med 4-tommer alternativer, hvilket sænker enhedsomkostningerne med 18 %.

2. Præstationsmålinger:

SAW-filterbåndbredde: >1,28 GHz (vs. 0,8 GHz for LiTaO3), kritisk for 5G mm-bølgebånd.

Termisk cykling: Overlever -200-500 °C cyklusser med <0,05 % vridning, valideret i LiDAR-testning i biler.

1. Bæredygtighed: Genanvendelige forarbejdningsmetoder reducerer vandforbruget med 40 % og energiforbruget med 25 %.

Konklusion

LiNbO3-barrer er fortsat det foretrukne materiale til næste generations optoelektronik, da de kombinerer uovertruffen elektrooptisk ydeevne med pålidelighed i industriel kvalitet. Fra kvanteberegning til 6G-kommunikation positionerer dets alsidighed og skalerbarhed det som en afgørende drivkraft for fremtidige teknologier. Bliv partner med os for at udnytte banebrydende doping-, defektreduktions- og heterogene integrationsløsninger, der er skræddersyet til dine applikationsbehov.