LT Lithiumtantalat (LiTaO3) Kristall 2 Zoll/3 Zoll/4 Zoll/6 Zoll Orientierung Y-42°/36°/108° Dicke 250-500 µm

Kurzbeschreibung:

LiTaO₃-Wafer stellen ein wichtiges piezoelektrisches und ferroelektrisches Materialsystem dar, das sich durch außergewöhnliche piezoelektrische Koeffizienten, thermische Stabilität und optische Eigenschaften auszeichnet und daher für Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter), Volumenwellenresonatoren (BAW-Resonatoren), optische Modulatoren und Infrarotdetektoren unverzichtbar ist. XKH ist auf die Forschung und Entwicklung sowie die Produktion hochwertiger LiTaO₃-Wafer spezialisiert und nutzt fortschrittliche Czochralski- (CZ-) und Flüssigphasenepitaxie-Verfahren (LPE), um eine hervorragende Kristallhomogenität mit Defektdichten von <100/cm² zu gewährleisten.

XKH liefert 3-, 4- und 6-Zoll-LiTaO₃-Wafer mit verschiedenen kristallographischen Orientierungen (X-, Y- und Z-Schnitt) und ermöglicht kundenspezifische Dotierungen (Mg, Zn) sowie Polungsbehandlungen, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Die Dielektrizitätskonstante (ε ~ 40–50), der piezoelektrische Koeffizient (d₃₃ ~ 8–10 pC/N) und die Curie-Temperatur (~ 600 °C) machen LiTaO₃ zum bevorzugten Substrat für Hochfrequenzfilter und Präzisionssensoren.

Unsere vertikal integrierte Fertigung umfasst Kristallzüchtung, Waferherstellung, Polieren und Dünnschichtabscheidung mit einer monatlichen Produktionskapazität von über 3.000 Wafern für die Branchen 5G-Kommunikation, Unterhaltungselektronik, Photonik und Verteidigung. Wir bieten umfassende technische Beratung, Probencharakterisierung und Prototypenfertigung in Kleinserien, um optimierte LiTaO₃-Lösungen zu liefern.

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Merkmale

Technische Parameter

Name	LiTaO3 in optischer Qualität	Schalltabellenpegel LiTaO3
Axial	Z-Schnitt + / - 0,2 °	36°-Y-Schnitt / 42°-Y-Schnitt / X-Schnitt(+ / - 0,2 °)
Durchmesser	76,2 mm + / - 0,3 mm /100±0,2 mm	76,2 mm ± 0,3 mm100 mm ± 0,3 mm oder 150 ± 0,5 mm
Bezugsebene	22 mm ± 2 mm	22 mm ± 2 mm32 mm ± 2 mm
Dicke	500 µm ± 5 mm1000 µm ± 5 mm	500 µm ± 20 mm350 µm ± 20 mm
TTV	≤ 10 µm	≤ 10 µm
Curie-Temperatur	605 °C + / - 0,7 °C (DTA-Methode)	605 °C + / -3 °C (DTA-Methode)
Oberflächenqualität	Doppelseitiges Polieren	Doppelseitiges Polieren
Abgeschrägte Kanten	Kantenverrundung	Kantenverrundung

Hauptmerkmale

1. Kristallstruktur und elektrische Eigenschaften

• Kristallographische Stabilität: 100% Dominanz des 4H-SiC-Polytyps, keine multikristallinen Einschlüsse (z. B. 6H/15R), mit einer Halbwertsbreite (FWHM) der XRD-Rocking-Kurve von ≤32,7 Bogensekunden.
• Hohe Ladungsträgermobilität: Elektronenmobilität von 5.400 cm²/V·s (4H-SiC) und Lochmobilität von 380 cm²/V·s, was die Entwicklung von Hochfrequenzbauelementen ermöglicht.
•Strahlungsbeständigkeit: Widersteht 1 MeV Neutronenbestrahlung mit einer Verschiebungsschädigungsschwelle von 1×10¹⁵ n/cm², ideal für Luft- und Raumfahrt- sowie Kernkraftanwendungen.

2. Thermische und mechanische Eigenschaften

• Außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit: 4,9 W/cm·K (4H-SiC), dreimal so hoch wie die von Silizium, ermöglicht den Betrieb über 200°C.
• Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient: CTE von 4,0×10⁻⁶/K (25–1000°C), wodurch die Kompatibilität mit siliziumbasierten Gehäusen gewährleistet und die thermische Belastung minimiert wird.

3. Fehlerkontrolle und Bearbeitungsgenauigkeit

• Mikrorohrdichte: <0,3 cm⁻² (8-Zoll-Wafer), Versetzungsdichte <1.000 cm⁻² (nachgewiesen durch KOH-Ätzung).
• Oberflächenqualität: CMP-poliert auf Ra <0,2 nm, erfüllt die Anforderungen an die Ebenheit gemäß EUV-Lithographie.

Wichtigste Anwendungsbereiche

Domäne	Anwendungsszenarien	Technische Vorteile
Optische Kommunikation	100G/400G-Laser, Siliziumphotonik-Hybridmodule	InP-Keimsubstrate ermöglichen eine direkte Bandlücke (1,34 eV) und Si-basierte Heteroepitaxie, wodurch optische Kopplungsverluste reduziert werden.
Fahrzeuge mit neuer Energie	800-V-Hochspannungswechselrichter, Bordladegeräte (OBC)	4H-SiC-Substrate halten Spannungen von >1.200 V stand, wodurch die Leitungsverluste um 50 % und das Systemvolumen um 40 % reduziert werden.
5G-Kommunikation	Millimeterwellen-HF-Geräte (PA/LNA), Basisstations-Leistungsverstärker	Halbisolierende SiC-Substrate (spezifischer Widerstand >10⁵ Ω·cm) ermöglichen die passive Integration bei hohen Frequenzen (60 GHz+).
Industrieausrüstung	Hochtemperatursensoren, Stromwandler, Kernreaktormonitore	InSb-Keimsubstrate (0,17 eV Bandlücke) ermöglichen eine magnetische Empfindlichkeit von bis zu 300 % bei 10 T.

LiTaO₃-Wafer – Wichtigste Eigenschaften

1. Überlegene piezoelektrische Leistung

• Hohe piezoelektrische Koeffizienten (d₃₃ ~ 8–10 pC/N, K² ~ 0,5 %) ermöglichen Hochfrequenz-SAW/BAW-Bauelemente mit einer Einfügungsdämpfung von < 1,5 dB für 5G-HF-Filter.

• Die ausgezeichnete elektromechanische Kopplung unterstützt Breitbandfilter (≥5 %) für Sub-6-GHz- und Millimeterwellenanwendungen.

2. Optische Eigenschaften

• Breitbandtransparenz (>70 % Transmission von 400–5000 nm) für elektrooptische Modulatoren mit einer Bandbreite von >40 GHz

• Eine starke nichtlineare optische Suszeptibilität (χ⁽²⁾~30 pm/V) ermöglicht eine effiziente Frequenzverdopplung (SHG) in Lasersystemen.

3. Umweltstabilität

• Die hohe Curie-Temperatur (600 °C) erhält die piezoelektrische Reaktion in Umgebungen, die für den Automobilbereich geeignet sind (-40 °C bis 150 °C).

• Chemische Inertheit gegenüber Säuren/Laugen (pH 1-13) gewährleistet Zuverlässigkeit in industriellen Sensoranwendungen

4. Anpassungsmöglichkeiten

• Ausrichtungsoptimierung: X-Schnitt (51°), Y-Schnitt (0°), Z-Schnitt (36°) für maßgeschneiderte piezoelektrische Reaktionen

• Dotierungsoptionen: Mg-dotiert (optische Schadensresistenz), Zn-dotiert (erhöhtes d₃₃)

• Oberflächenveredelung: Epitaxie-geeignetes Polieren (Ra < 0,5 nm), ITO/Au-Metallisierung

LiTaO₃-Wafer – Primäre Anwendungen

1. HF-Frontend-Module

• 5G NR SAW-Filter (Band n77/n79) mit einem Temperaturkoeffizienten der Frequenz (TCF) <|-15ppm/°C|

• Ultrabreitbandige BAW-Resonatoren für WiFi 6E/7 (5,925–7,125 GHz)

2. Integrierte Photonik

• Hochgeschwindigkeits-Mach-Zehnder-Modulatoren (>100 Gbit/s) für kohärente optische Kommunikation

• QWIP-Infrarotdetektoren mit von 3-14 μm abstimmbaren Grenzwellenlängen

3. Automobilelektronik

• Ultraschall-Parksensoren mit einer Betriebsfrequenz von >200 kHz

• TPMS-Piezo-Wandler, die Temperaturzyklen von -40 °C bis 125 °C überstehen

4. Verteidigungssysteme

• EW-Empfängerfilter mit einer Außerbanddämpfung von >60dB

• Infrarotfenster des Raketensuchkopfes, die MWIR-Strahlung im Bereich von 3-5 μm durchlassen

5. Neue Technologien

• Optomechanische Quantenwandler zur Mikrowellen-zu-Optik-Umwandlung

• PMUT-Arrays für die medizinische Ultraschallbildgebung (>20MHz Auflösung)

LiTaO₃-Wafer - XKH Services

1. Lieferkettenmanagement

• Boule-to-Wafer-Verarbeitung mit einer Lieferzeit von 4 Wochen für Standardausführungen

• Kostenoptimierte Produktion mit einem Preisvorteil von 10–15 % gegenüber Wettbewerbern

2. Kundenspezifische Lösungen

• Orientierungsspezifisches Wafering: 36°±0,5° Y-Schnitt für optimale SAW-Leistung

• Dotierte Zusammensetzungen: MgO (5 Mol-%) Dotierung für optische Anwendungen

Metallisierungsdienstleistungen: Cr/Au (100/1000Å) Elektrodenstrukturierung

3. Technischer Support

• Materialcharakterisierung: XRD-Rocking-Kurven (FWHM < 0,01°), AFM-Oberflächenanalyse

• Gerätesimulation: FEM-Modellierung zur Optimierung des SAW-Filterdesigns

Abschluss

LiTaO₃-Wafer ermöglichen weiterhin technologische Fortschritte in den Bereichen HF-Kommunikation, integrierte Photonik und Sensoren für raue Umgebungen. Die Materialexpertise, die Fertigungspräzision und die anwendungstechnische Unterstützung von XKH helfen Kunden, Designherausforderungen in elektronischen Systemen der nächsten Generation zu meistern.