Lingotti di LiNbO₃ drogati con Mg, orientamento di taglio Z a 45° e Y a 64° per sistemi di comunicazione 5G/6G

Lingotti di LiNbO₃ drogati con Mg, taglio Z a 45° e taglio Y a 64° per sistemi di comunicazione 5G/6G. Immagine in evidenza

Breve descrizione:

Il lingotto di LiNbO3 (lingotto di cristallo di niobato di litio) è un materiale fondamentale nell'optoelettronica avanzata e nelle tecnologie quantistiche, rinomato per i suoi eccezionali coefficienti elettro-ottici (γ₃₃ = 30,9 pm/V), l'ampio intervallo di trasparenza (400–5.200 nm) e l'elevata temperatura di Curie (1210 °C). A differenza dei materiali convenzionali a base di silicio, i lingotti di LiNbO3 consentono l'elaborazione del segnale ad alta frequenza e la fabbricazione di guide d'onda ad ampia apertura, rendendoli indispensabili per le comunicazioni 5G/6G, la fotonica quantistica e la rilevazione industriale. I recenti progressi nell'integrazione eterogenea (ad esempio, wafer compositi a base di Si) e nella mitigazione dei difetti (ad esempio, drogaggio con Mg) ne hanno ulteriormente ampliato l'applicabilità ad ambienti estremi, come sensori ad alta temperatura (>400 °C) e sistemi aerospaziali resistenti alle radiazioni.

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Caratteristiche

Parametri tecnici

struttura cristallina	Esagonale
costante reticolare	a = 5,154 Å c = 13,783 Å
Mp	1650 °C
Densità	7,45 g/cm3
Temperatura di Curie	610 °C
Durezza	5,5 - 6 Mohs
Coefficiente di dilatazione termica	aa = 1,61 x 10 -6 / k ac = 4,1 x 10 -6 / k
Resistività	1015 Wm
Permività	es11 / e0: 39 ~ 43 es33 / e0: 42 ~ 43 et11 / e0: 51 ~ 54 et11 / e0: 43 ~ 46
Colore	Incolore
Attraverso una gamma di	0,4 ~ 5,0 micron
Indice di rifrazione	no = 2.176 ne = 2.180 a 633 nm

Caratteristiche tecniche chiave

Il lingotto LiNbO3 presenta una serie di proprietà superiori:

1. Prestazioni elettro-ottiche:

Elevato coefficiente non lineare: d₃₃= 34,4 pm/V, che consente un'efficiente generazione della seconda armonica (SHG) e un'oscillazione ottica parametrica (OPO) per sorgenti infrarosse sintonizzabili.

Trasmissione a banda larga: assorbimento minimo nello spettro visibile (α < 0,1 dB/cm a 1550 nm), fondamentale per gli amplificatori ottici a banda C e la conversione di frequenza quantistica.

2. Robustezza meccanica e termica:

Bassa dilatazione termica: CTE = 14,4×10⁻⁶/K (asse a), che garantisce la compatibilità con i substrati di silicio nei circuiti fotonici ibridi.

Elevata risposta piezoelettrica: g₃₃> 20 mV/m, ideale per filtri a onde acustiche di superficie (SAW) nei sistemi mmWave 5G.

3. Controllo dei difetti:

Densità del microtubo: <0,1 cm⁻² (lingotti da 8 pollici), convalidata tramite diffrazione dei raggi X di sincrotrone.

Resistenza alle radiazioni: minima distorsione del reticolo in presenza di campi elettrici da 100 kV/cm, convalidata da test di livello aerospaziale.

Applicazioni strategiche

Il lingotto LiNbO3 stimola l'innovazione in settori all'avanguardia:

1. Fotonica quantistica:

Sorgenti di singoli fotoni: sfruttando la conversione non lineare verso il basso, LiNbO3 consente la generazione di coppie di fotoni entangled per sistemi di distribuzione di chiavi quantistiche (QKD).

Memoria quantistica: l'integrazione con fibre drogate con Er³⁺ consente di ottenere un'efficienza di archiviazione del 30% a 1530 nm, fondamentale per le reti quantistiche a lunga distanza.

2. Sistemi optoelettronici:

Modulatori ad alta velocità: X-cut LiNbO3 raggiunge una larghezza di banda di 40 GHz con una perdita di inserzione <1 dB, superando le prestazioni di LiTaO3 nei transceiver ottici da 400G.

Raddoppio della frequenza laser: il LiNbO3 drogato con Mg (soglia del 6%) riduce i danni fotorefrattivi, consentendo una conversione stabile da 1064 nm a 532 nm nei sistemi LiDAR.

3. Rilevamento industriale:

Sensori di pressione ad alta temperatura: funzionano ininterrottamente a 600 °C, sfruttando la risonanza piezoelettrica per il monitoraggio di oleodotti/gasdotti.

Trasformatori di corrente: il co-doping Fe/Mg aumenta la sensibilità (0,1% FS) nelle applicazioni di smart grid.

Servizi e soluzioni XKH

I nostri servizi di lingotti LiNbO3 sono progettati per scalabilità e precisione:

1. Fabbricazione personalizzata:

Opzioni di dimensione: lingotti da 3–8 pollici con geometrie di taglio X/Y/Z e taglio Y a 42°, tolleranza angolare di ±0,01°.

Controllo antidoping: co-doping Fe/Mg tramite metodo Czochralski (intervallo di concentrazione 10¹⁶–10¹⁹ cm⁻³) per ottimizzare la resistenza fotorefrattiva.

2. Elaborazione avanzata:

Integrazione eterogenea: wafer compositi Si-LN (spessore 300–600 nm) con conduttività termica fino a 8,78 W/m·K per filtri SAW ad alta frequenza.

Fabbricazione di guide d'onda: le tecniche di scambio protonico (PE) e di scambio protonico inverso (RPE) producono guide d'onda submicroniche (Δn >0,7) per modulatori elettro-ottici da 40 GHz.

3. Garanzia di qualità:

Test end-to-end: la spettroscopia Raman (verifica del politipo), XRD (cristallinità) e AFM (morfologia superficiale) garantiscono la conformità con MIL-PRF-4520J e JEDEC-033.

Logistica globale: spedizioni a temperatura controllata (±0,5°C) e consegna di emergenza entro 48 ore in Asia-Pacifico, Europa e Nord America.

Vantaggi competitivi

1. Efficienza dei costi: i lingotti da 8 pollici riducono lo spreco di materiale del 30% rispetto alle alternative da 4 pollici, abbassando i costi unitari del 18%.

2. Misure di prestazione:

Larghezza di banda del filtro SAW: >1,28 GHz (rispetto a 0,8 GHz per LiTaO3), fondamentale per le bande mmWave 5G.

Cicli termici: resiste a cicli da -200 a 500 °C con una deformazione <0,05%, convalidata nei test LiDAR per il settore automobilistico.

1. Sostenibilità: i metodi di lavorazione riciclabili riducono il consumo di acqua del 40% e l'uso di energia del 25%.

Conclusione

Il lingotto di LiNbO3 rimane il materiale di scelta per l'optoelettronica di nuova generazione, combinando prestazioni elettro-ottiche ineguagliabili con affidabilità di livello industriale. Dall'informatica quantistica alle comunicazioni 6G, la sua versatilità e scalabilità lo posizionano come un fattore abilitante fondamentale per le tecnologie future. Collaborate con noi per sfruttare soluzioni all'avanguardia di drogaggio, mitigazione dei difetti e integrazione eterogenea, su misura per le vostre esigenze applicative.