Lithiumtantalat (LiTaO₃) Substrate
SAW-gerechte LiTaO₃-Wafer in <strong>4″ (100mm)</strong> und <strong>6″ (150mm)</strong> – mit Kristallschnitten, die für die Leistung akustischer Wellen optimiert sind. Der <strong>42° Y-X</strong>-Schnitt wird häufig in 5G SAW/BAW-Filtern eingesetzt, mit <strong>k² ≈ 5.5%</strong> Kopplung und niedrigem TCF. Gleichzeitig eignet sich LiTaO₃ auch für <strong>pyroelektrischen Sensoren</strong> – dank seines starken pyroelektrischen Koeffizienten.
Produktübersicht
GINECHIP bietet Lithiumtantalat-(LiTaO₃)-Wafer in den Qualitäten congruent und stoichiometric an, wahlweise mit Single-Domain-Pooling (single-domain poled) für leistungsstarke elektromechanische Anwendungen. Die Substrate sind in den Durchmessern 4″ (100mm) und 6″ (150mm) verfügbar und können mit CLT/SLT sowie MgO-dotiertem Material geliefert werden, um unterschiedliche Konstruktionsanforderungen abzudecken.
Für eine zuverlässige Verarbeitung beschichteter Wafer verfügen unsere LiTaO₃-Substrate über die Oberflächenqualität SSP und DSP mit Ra < 0,5 nm. Die Dicke wird im Bereich von 250 μm bis 500 μm präzise kontrolliert, und jede Wafer wird in vakuumversiegelter Class 100-Verpackung geliefert, um Kontaminationen zu minimieren und die Oberflächenintegrität während Handhabung und Abscheidung zu schützen.
42°-Y-X-SAW-Grade-Schnitte für 5G-RF-Frontends: <strong>k² ≈ 5,5%</strong> Kopplung und TCF ~ <strong>-35 ppm/°C</strong> für eine stabile Filterleistung.
Kristallschnitte & SAW-Leistung
Der 42°-Y-X-Schnitt ist der Branchenstandard für SAW-Filter. Er bietet eine hohe Kopplung mit k² ≈ 5,5%, robuste akustische Leistung mit SAW-Geschwindigkeit 3.900–4.200 m/s und eine geringe Temperaturabhängigkeit (TCF 42° Y-X ~ -35 ppm/°C) für zuverlässige RF-Frequenzstabilität.
Außerdem bieten wir X/Y/Z sowie weitere SAW-orientierte Schnitte wie 36° Y-X und 48° Y-X an, um unterschiedliche Anforderungen an die Geräte abzudecken. Für temperaturkompensierte TC-SAW-Lösungen kann ein SiO₂ Overcoat eingesetzt werden, um die Stabilität von Basisstationsfiltern und -Multiplexern zu verbessern.
Materialgüten & Pyroelektrische Eigenschaften
LiTaO₃-Wafer sind in den Qualitäten congruent und stoichiometric erhältlich, zusätzlich mit Option MgO-doped zur gezielten Anpassung des Materialverhaltens. Alle Wafer werden mit single-domain poling bereitgestellt, damit eine konsistente Geräteleistung über den gesamten Wafer erreicht wird.
Der pyroelektrische Koeffizient von LiTaO₃ beträgt 2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K, und die niedrige Dielektrizitätskonstante ε = 41–43 machen das Material besonders geeignet für IR-Detektoren bei Raumtemperatur, PIR-Bewegungssensorik und NDIR-Gasanalyse. Die Brechungsindizes bei 633nm (nₒ = 2.176, nₑ = 2.180) sowie die breite Transmission 350nm–5,500nm unterstützen Anwendungen der nichtlinearen Optik wie PPLT.
TC-SAW- und temperaturkompensierte Lösungen
Für temperaturkritische 5G-Basisstationsfilter fügen TC-SAW-Strukturen eine SiO₂-Deckschicht hinzu, die den TCF auf nahe Null reduziert (±5 ppm/°C) und die Filter ohne aktive Kompensation von -40°C bis +85°C stabil hält. In Kombination mit der hohen Kopplung des 42°-Y-X-Schnitts unterstützen unsere Lithiumtantalat(LiTaO₃)-Substrate hochlineare, leistungsstarke RF-Front-End-Designs.
Lithiumtantalat (LiTaO₃)
LiTaO₃ zeichnet sich durch einen temperaturstabilen 42° Y-X-Schnitt für 5G SAW-Filter aus, wobei der TCF ~ -35 ppm/°C die Filterleistung über den Temperaturbereich hinweg stabil hält. Außerdem bietet es eine starke pyroelektrische Reaktion (2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K) für die IR-Erfassung. Ideal für temperaturkritische SAW- und pyroelektrische Sensoren.
Lithiumniobat (LiNbO₃)
LiNbO₃ bietet den höchsten elektro-optischen Koeffizienten r₃₃ = 30.8 pm/V, ideal für Modulatoren, plus starke Nichtlinearität für eine effiziente PPLN-Frequenzumwandlung und eine hohe SAW-Kopplung k² = 5.5% bei 128° Y-X. Am besten für Elektrooptik, nichtlineare Optik und leistungsstarke SAW.
Kundenspezifische Anpassung & Bestelloptionen
Die kundenspezifische Anpassung umfasst Materialgüte (CLT/SLT/MgO-doped), Kristallschnitte und Orientierungen (X/Y/Z, 36° Y-X, 42° Y-X, 48° Y-X), Substratdicke (250μm–500μm) sowie Durchmesser (4″ (100mm), 6″ (150mm)), um zu Ihrem Gerätedesign zu passen. Für eine konstante pyroelektrische und akustische Leistung sind auch Substrate mit gepolter Ein-Domänen-Struktur verfügbar.
Qualität und Lieferung werden durch Prüfungen je Charge abgesichert: Röntgen-Rocking-Curve (XRC), Messung von SAW-Geschwindigkeit und Kopplung, TCF-Charakterisierung von -40°C bis +85°C, Messung des pyroelektrischen Koeffizienten, AFM-Oberflächenrauheit (Ra < 0,5 nm), dielektrische Anomalie bei der Curie-Temperatur, Prüfung der Domänenätzung sowie optische Spektralphotometrie (350nm–5.500nm). Die Wafer werden unter Class 100 Bedingungen vakuumversiegelt versendet.
LiNbO₃ vs. LiTaO₃: die wichtigsten Unterschiede
Die Wahl zwischen LiNbO₃ und LiTaO₃ hängt von Ihrer Zielanwendung ab. LiNbO₃ eignet sich besonders für Elektrooptik, nichtlineare Frequenzumwandlung (PPLN) und SAW-Bauelemente mit hoher Kopplung. LiTaO₃ wird bevorzugt, wenn die Temperaturstabilität am wichtigsten ist, z. B. bei 5G-SAW/BAW-Filtern, sowie für die pyroelektrische Sensorik. Beide Materialien sind bei GINECHIP erhältlich.
LiTaO₃ bietet eine geringere Doppelbrechung (nₑ - nₒ ≈ 0,004 gegenüber 0,08 bei LiNbO₃). Dadurch sind Phasenanpassungs-Geometrien möglich, die in LiNbO₃ nicht realisierbar sind, einschließlich UV-Erzeugung per SHG (z. B. 355nm aus 710nm) und THz-Wellen-Erzeugung durch Frequenz-Differenz-Mischung. Seine höhere Schallgeschwindigkeit und ein niedrigerer TCF machen es außerdem zur bevorzugten Wahl als Substrat für temperaturkompensierte RF-Filter.
Technische Spezifikationen
| Parameter | Spezifikation / Werte |
|---|---|
| Material | Congruent LiTaO₃ (CLT), Stoichiometric LiTaO₃ (SLT), MgO-doped |
| Durchmesser | 4″ (100mm), 6″ (150mm) |
| Kristallorientierung | X-cut, Y-cut, Z-cut, 36° Y-X, 42° Y-X (SAW), 48° Y-X |
| Dicke | 250μm–500μm standard |
| Oberflächenpolitur | SSP, DSP, Ra < 0.5nm |
| SAW-Geschwindigkeit | 3,900–4,200 m/s (varies with cut) |
| TCF (Temperaturkoeffizient der Frequenz) | 42° Y-X: ~ -35 ppm/°C |
| Pyroelektrischer Koeffizient | 2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K |
| Curie-Temperatur | 610°C |
| Brechungsindex | nₒ = 2.176, nₑ = 2.180 @ 633nm |
| Optische Transmission | 350nm–5,500nm |
| Dielektrizitätskonstante | ε = 41–43 |
| Domänenstruktur | Single-domain poled |
| Dichte | 7.46 g/cm³ |
| Verpackung | Conductive or standard, vacuum-sealed, Class 100 |
Anwendungen
5G SAW/BAW-Filter
LiTaO₃ ist das dominierende Substrat für Oberflächen- und Volumenakustikwellenfilter in 5G-Smartphone-RF-Frontends. Der 42°-Y-X-Schnitt liefert die optimale Kombination aus hoher elektromechanischer Kopplung (k² ≈ 5,5%), moderater SAW-Geschwindigkeit (~4.000 m/s) und niedrigerem TCF (-35 ppm/°C gegenüber -75 ppm/°C bei LiNbO₃). Jedes 5G-Handset enthält 15–30 LiTaO₃-basierte Filter für Bänder von 600 MHz bis 2,7 GHz.
Pyroelektrische Sensoren
LiTaO₃'s high pyroelectric coefficient (2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K) and low dielectric constant (ε = 41–43) make it the material of choice for room-temperature infrared detectors. Pyroelectric LiTaO₃ sensors are used in non-contact thermometry, flame detection, gas analysis (NDIR), motion sensing (PIR), and FTIR spectroscopy detectors — all operating without cryogenic cooling unlike semiconductor IR detectors.
Nichtlineare optische Bauelemente
LiTaO₃'s lower birefringence (nₑ - nₒ ≈ 0.004 vs 0.08 for LiNbO₃) enables phase-matching geometries not possible in LiNbO₃. Periodically poled LiTaO₃ (PPLT) is used for UV generation via SHG (e.g., 355nm from 710nm) where LiNbO₃'s photorefractive damage threshold is insufficient, and for THz-wave generation via difference frequency mixing.
BAW-Multiplexer
BAW-Bauelemente wie Solidly Mounted Resonator (SMR) und Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) verwenden zunehmend LiTaO₃-Dünnschichten für Hochfrequenzmultiplexer über 3 GHz. Die im Vergleich zu AlN höhere Schallgeschwindigkeit ermöglicht dünnere piezoelektrische Schichten bei gegebener Frequenz, während der temperaturstabile 42°-Y-X-Schnitt die TCF-bedingte Frequenzdrift in Hochleistungs-Duplexer-Anwendungen minimiert.
5G-Basisstationsfilter
Hochleistungs-LiTaO₃-SAW- und TC-SAW-Filter (temperaturkompensierte SAW) erfüllen die anspruchsvollen Linearitäts- und Leistungsanforderungen von 5G-NR-Basisstationstransceivern. TC-SAW-Strukturen mit SiO₂-Deckschicht reduzieren den TCF auf nahezu Null (±5 ppm/°C) und ermöglichen den Filterbetrieb über den Außentemperaturbereich von Basisstationen von -40°C bis +85°C ohne aktive thermische Kompensation.
SAW-Sensor & Lab-on-Chip
Die hohe Massenempfindlichkeit von LiTaO₃-SAW-Bauelementen ermöglicht markierungsfreie Biosensorik, die Detektion chemischer Dämpfe und die Überwachung von Feinstaub. SAW-Verzögerungsleitungs- und Resonatorkonfigurationen auf 36°-Y-X-LiTaO₃ erreichen eine Massenauflösung im Subpikogramm-Bereich und werden in Gaschromatographie-Detektoren, Feuchtesensoren und Point-of-Care-Diagnoseplattformen eingesetzt.
Messtechnik & Qualitätskontrolle
Jede Charge wird mit einem Röntgen-Rocking-Curve-Verfahren verifiziert (FWHM < 30 arcsec), mit Messung von SAW-Geschwindigkeit und Kopplung (3,900–4,200 m/s), Charakterisierung von TCF (~ -35 ppm/°C), Messung des pyroelektrischen Koeffizienten (2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K), AFM-Oberflächenrauheit (Ra < 0.5nm), dielektrischer Anomalie bei der Curie-Temperatur (610°C), Prüfung der Domain-Etchings sowie optischer Spektralphotometrie (> 65% Transmission, 350nm–5,500nm). So wird eine gleichbleibende Substratleistung für SAW-, pyroelektrische und nichtlineare optische Anwendungen sichergestellt.
Starten Sie heute
Sprechen Sie mit GINECHIP, um LiTaO₃-Substrate zu beziehen, die auf Ihre Anforderungen für SAW, pyroelektrische oder nichtlineare optische Anwendungen abgestimmt sind, mit kundenspezifischen Schnitten, Dotierung und Poling. Wir unterstützen Ihre Spezifikationen von der Materialauswahl bis hin zu verifizierten Messergebnissen.