Lingotes de LiNbO₃ dopados com Mg, cortes em Z a 45° e cortes em Y a 64°, para sistemas de comunicação 5G/6G

Lingotes de LiNbO₃ dopados com Mg com cortes em Z a 45° e cortes em Y a 64° para sistemas de comunicação 5G/6G. Imagem em destaque

Descrição curta:

O lingote de LiNbO3 (lingote de cristal de niobato de lítio) é um material fundamental em optoeletrônica avançada e tecnologias quânticas, reconhecido por seus coeficientes eletro-ópticos excepcionais (γ₃₃ = 30,9 pm/V), ampla faixa de transparência (400–5.200 nm) e alta temperatura de Curie (1210 °C). Diferentemente dos materiais convencionais à base de silício, os lingotes de LiNbO3 permitem o processamento de sinais de alta frequência e a fabricação de guias de onda de grande abertura, tornando-os indispensáveis para comunicações 5G/6G, fotônica quântica e sensoriamento industrial. Avanços recentes em integração heterogênea (por exemplo, wafers compósitos à base de Si) e mitigação de defeitos (por exemplo, dopagem com Mg) expandiram ainda mais sua aplicabilidade em ambientes extremos, como sensores de alta temperatura (>400 °C) e sistemas aeroespaciais resistentes à radiação.

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Características

Parâmetros técnicos

Estrutura cristalina	Hexagonal
Constante de rede	a = 5,154 Å c = 13,783 Å
Mp	1650 o C
Densidade	7,45 g/cm3
Temperatura de Curie	610 °C
Dureza	5,5 - 6 Mohs
Coeficiente de expansão térmica	aa = 1,61 x 10 -6 / k ac = 4,1 x 10 -6 / k
Resistividade	1015 Wm
Permissividade	es11/e0: 39~43 es33/e0: 42~43 et11/e0: 51~54 et11/e0: 43~46
Cor	Incolor
Através de uma gama de	0,4 ~ 5,0 um
Índice de refração	não = 2,176 ne = 2,180 @ 633 nm

Principais Características Técnicas

O lingote LiNbO3 exibe um conjunto de propriedades superiores:

1. Desempenho eletro-óptico:

Alto coeficiente não linear: d₃₃= 34,4 pm/V, permitindo geração eficiente de segundo harmônico (SHG) e oscilação paramétrica óptica (OPO) para fontes infravermelhas ajustáveis.

Transmissão de banda larga: absorção mínima no espectro visível (α < 0,1 dB/cm a 1550 nm), crítica para amplificadores ópticos de banda C e conversão de frequência quântica.

2. Robustez mecânica e térmica:

Baixa expansão térmica: CTE = 14,4×10⁻⁶/K (eixo a), garantindo compatibilidade com substratos de silício em circuitos fotônicos híbridos.

Alta resposta piezoelétrica: g₃₃> 20 mV/m, ideal para filtros de ondas acústicas de superfície (SAW) em sistemas 5G mmWave.

3. Controle de Defeitos:

Densidade do microtubo: <0,1 cm² (lingotes de 8 polegadas), validada via difração de raios X síncrotron.

Resistência à radiação: distorção mínima da rede sob campos elétricos de 100 kV/cm, validada em testes de nível aeroespacial.

Aplicações Estratégicas

Lingote de LiNbO3 impulsiona inovação em domínios de ponta:

1. Fotônica Quântica:

Fontes de fótons únicos: aproveitando a conversão descendente não linear, o LiNbO3 permite a geração de pares de fótons emaranhados para sistemas de distribuição de chaves quânticas (QKD).

Memória quântica: integração com fibras dopadas com Er³⁺ atinge 30% de eficiência de armazenamento a 1530 nm, essencial para redes quânticas de longa distância.

2. Sistemas Optoeletrônicos:

Moduladores de alta velocidade: o X-cut LiNbO3 atinge largura de banda de 40 GHz com perda de inserção <1 dB, superando o LiTaO3 em transceptores ópticos de 400G.

Duplicação da frequência do laser: LiNbO3 dopado com Mg (limite de 6%) reduz o dano fotorrefrativo, permitindo uma conversão estável de 1064 nm → 532 nm em sistemas LiDAR.

3. Detecção Industrial:

Sensores de pressão de alta temperatura: operam continuamente a 600 °C, aproveitando a ressonância piezoelétrica para monitoramento de oleodutos/gasodutos.

Transformadores de corrente: a codopagem de Fe/Mg aumenta a sensibilidade (0,1% FS) em aplicações de rede inteligente.

Serviços e Soluções XKH

Nossos serviços de lingotes de LiNbO3 são projetados para escalabilidade e precisão:

1. Fabricação personalizada:

Opções de tamanho: lingotes de 3 a 8 polegadas com geometrias de corte X/Y/Z e corte Y de 42°, tolerância angular de ±0,01°.

Controle de dopagem: co-dopagem Fe/Mg via método Czochralski (faixa de concentração 10¹⁶–10¹⁹ cm⁻³) para otimizar a resistência fotorrefrativa.

2. Processamento avançado:

Integração heterogênea: wafers compostos de Si-LN (espessura de 300–600 nm) com condutividade térmica de até 8,78 W/m·K para filtros SAW de alta frequência.

Fabricação de guias de onda: técnicas de troca de prótons (PE) e troca reversa de prótons (RPE) produzem guias de onda submicrônicos (Δn > 0,7) para moduladores eletro-ópticos de 40 GHz.

3. Garantia de qualidade:

Testes de ponta a ponta: espectroscopia Raman (verificação de politipo), XRD (cristalinidade) e AFM (morfologia de superfície) garantem a conformidade com MIL-PRF-4520J e JEDEC-033.

Logística global: envio com temperatura controlada (±0,5°C) e entrega de emergência em 48 horas na Ásia-Pacífico, Europa e América do Norte.

Vantagens competitivas

1. Eficiência de custos: lingotes de 8 polegadas reduzem o desperdício de material em 30% em comparação às alternativas de 4 polegadas, diminuindo os custos por unidade em 18%.

2. Métricas de desempenho:

Largura de banda do filtro SAW: >1,28 GHz (vs. 0,8 GHz para LiTaO3), essencial para bandas de ondas milimétricas 5G.

Ciclagem térmica: sobrevive a ciclos de -200–500 °C com <0,05% de deformação, validado em testes automotivos LiDAR.

1. Sustentabilidade: métodos de processamento recicláveis reduzem o consumo de água em 40% e o uso de energia em 25%.

Conclusão

O lingote de LiNbO3 continua sendo o material de escolha para a optoeletrônica de última geração, combinando desempenho eletro-óptico incomparável com confiabilidade de nível industrial. Da computação quântica às comunicações 6G, sua versatilidade e escalabilidade o posicionam como um facilitador crítico para tecnologias futuras. Seja nosso parceiro e aproveite soluções de dopagem de ponta, mitigação de defeitos e integração heterogênea, personalizadas para as necessidades da sua aplicação.