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钽酸锂(LiTaO₃)衬底

4–6 英寸钽酸锂(LiTaO₃)衬底:42° Y-X 切 SAW 耦合 k² 约 5.5%、TCF 约 -35 ppm/°C,热释电系数典型值 2.3×10⁻⁸ C/cm²·K,适合 5G 滤波器与红外探测。

产品介绍

钽酸锂(LiTaO₃)是一种铁电单晶,兼具良好的压电性能与较强的热释电效应。其 42° Y-X 切型在 5G 声表面波(SAW)滤波器中应用广泛,可提供较高的机电耦合与较低的温度漂移;同时其热释电系数较大,适合室温红外探测。

我们供应 4″(100mm)、6″(150mm)钽酸锂衬底,可选 X/Y/Z 切与 36° Y-X、42° Y-X(SAW 常用)、48° Y-X 等取向,材料分同成分(CLT)、近化学计量比(SLT)与 MgO 掺杂三档,并提供单畴极化衬底。厚度 250–500μm,表面可做 SSP 或 DSP(Ra < 0.5nm)。

  • 42° Y-X 切 SAW 机电耦合 k² 约 5.5%,温度系数 TCF 约 -35 ppm/°C;
  • 声表面波速度约 3900–4200 m/s(随切型变化);
  • 热释电系数典型值 2.3×10⁻⁸ C/cm²·K,居里温度约 610°C;
  • 折射率 nₒ = 2.176、nₑ = 2.180(@633nm),透明窗口约 350–5500nm;
  • 介电常数 ε 约 41–43,双折射低(nₑ−nₒ 约 0.004);
  • 可加 SiO₂ 覆层构成 TC-SAW,把 TCF 降到近零(约 ±5 ppm/°C)。
洁净台上抛光的钽酸锂压电衬底

钽酸锂衬底:SAW 耦合较高、温度漂移较低

应用场景

5G SAW/BAW 滤波器

42° Y-X 切兼顾高耦合与较低温度漂移,是智能手机射频前端声表面波滤波器的主力衬底,见射频与功率器件应用。

热释电红外传感

热释电系数大、介电常数适中,用于非接触测温、火焰探测、NDIR 气体分析与人体感应(PIR)。

基站滤波器与 TC-SAW

加 SiO₂ 覆层的 TC-SAW 可把 TCF 降到近零,满足基站在宽温域内的高线性、高功率需求。

非线性光学(PPLT)

双折射低,可实现铌酸锂难以完成的相位匹配,如紫外倍频与差频产生 THz,见光电子与激光雷达应用。

BAW 多工器

高频段多工器可采用钽酸锂薄膜,声速较高使同频下压电层更薄,利于器件小型化。

SAW 传感器与芯片实验室

质量灵敏度高,可用于无标记生物传感、气体检测与颗粒物监测。

能力介绍

  • 材料牌号:CLT、SLT 与 MgO 掺杂,均提供单畴极化以稳定器件性能;
  • 切型与取向:X/Y/Z 切与 36° / 42° / 48° Y-X,按 SAW 或探测需求选择;
  • 表面处理:SSP、DSP,Ra < 0.5nm,适合镀膜与光刻;
  • 温度补偿配套:可加 SiO₂ 覆层构成 TC-SAW,把 TCF 降到近零(约 ±5 ppm/°C);
  • 镀膜配套:可衔接薄膜沉积制作电极、介质层或 SiO₂ 覆层;
  • 检测:X 射线摇摆曲线、SAW 速度与耦合、TCF 温度扫描、热释电系数、居里温度与畴刻蚀,详见检测与认证。
光学平台上的声光与光子学器件

钽酸锂用于 5G 滤波与热释电探测等器件

钽酸锂与铌酸锂如何选择

需要在宽温域内保持频率稳定的 SAW 滤波、或做热释电红外探测,选钽酸锂;需要更高电光系数与更强非线性(调制、倍频),选铌酸锂。两者同属镀膜衬底系列,对比见材料特性指南。

参数规格

钽酸锂衬底通用规格(物性为典型值,随批次波动)

参数项典型规格备注
材料CLT / SLT / MgO 掺杂均提供单畴极化
直径4″(100mm)/ 6″(150mm)—
晶向X / Y / Z 切、36° / 42° / 48° Y-X42° Y-X 为 SAW 常规切型
厚度250–500μm—
表面处理SSP / DSPRa < 0.5nm
声表面波速度约 3900–4200 m/s随切型变化
温度系数 TCF42° Y-X 约 -35 ppm/°CTC-SAW 可至约 ±5 ppm/°C
热释电系数2.3×10⁻⁸ C/cm²·K—
居里温度约 610°C—
折射率nₒ = 2.176、nₑ = 2.180(@633nm)双折射低
介电常数约 41–43—
密度7.46 g/cm³—
光学透射约 350–5500nm—

钽酸锂与铌酸锂关键指标对比(典型值,随批次波动)

指标钽酸锂(LiTaO₃)铌酸锂(LiNbO₃)
SAW 温度系数 TCF约 -35 ppm/°C(42° Y-X)约 -75 ppm/°C
SAW 机电耦合 k²约 5.5%约 5.5%(128° Y-X)
电光系数 r₃₃较低约 30.8 pm/V
热释电系数2.3×10⁻⁸ C/cm²·K较低
双折射(nₑ−nₒ)约 0.004约 0.08
典型用途5G SAW 滤波、红外探测、PPLT电光调制、PPLN、SAW

设备与工艺装备

钽酸锂衬底的晶体生长、极化、抛光与声学/热学检测设备类别与用途如下:

设备类别典型配置用途
单晶生长炉提拉(Czochralski)法生长 CLT / SLT / MgO 掺杂钽酸锂晶锭
极化设备高压电场极化获得单畴极化结构
切割 / 研磨 / 抛光定向切割 + DSP按键向切割并抛光至 Ra < 0.5nm
网络分析仪SAW 谐振/延迟线测试测量声速与机电耦合 k²
温控测试台-40°C 至 +85°C 温度扫描表征 TCF 温度系数
热释电测量控温升率下的电流测量验证热释电系数
XRD / AFM摇摆曲线与粗糙度测量晶体质量与表面检测

实际案例

射频前端

5G SAW 滤波器衬底供应

某滤波器团队开发 5G 频段 SAW 器件,需要 42° Y-X 切、低 TCF 的钽酸锂衬底。

结果:交付 6 英寸 42° Y-X 衬底并提供声速、k² 与 TCF 数据,支持滤波器设计验证。

红外探测

热释电传感衬底选型

某传感团队研发室温红外探测器,关注热释电系数与介电常数。

结果:推荐单畴极化 CLT 衬底并提供热释电系数与介电常数测试数据。

温度补偿

TC-SAW 结构配套

某基站滤波器团队需要把 TCF 降到近零以覆盖宽温域工作。

结果:在钽酸锂衬底上衔接 SiO₂ 覆层工艺方案,提供温度补偿前后 TCF 对比数据。

常见问题

为什么 5G 滤波器常用钽酸锂而不是铌酸锂?
主要看温度稳定性:42° Y-X 钽酸锂的 TCF 约 -35 ppm/°C,优于铌酸锂的约 -75 ppm/°C,在手机与基站宽温域工作下频率漂移更小;配合 SiO₂ 覆层(TC-SAW)还可进一步降到近零。铌酸锂则更适合电光调制与非线性频率转换。
TCF 和 k² 分别代表什么?
k² 是机电耦合系数,决定电声转换效率与器件带宽;TCF 是频率温度系数,决定频率随温度漂移的程度。二者共同影响滤波器带宽与稳定性,可按器件指标取舍。
表中 k²、TCF、热释电系数等是保证值吗?
不是。声速、k²、TCF、热释电系数、折射率、介电常数等为公认典型值,随批次与切型波动,仅用于选型参考;实际供货指标以订单确认规格与随片检测数据为准。
可以加 SiO₂ 覆层做 TC-SAW 吗?
可以。可在钽酸锂衬底上衔接薄膜沉积形成 SiO₂ 覆层,把 TCF 降到近零(约 ±5 ppm/°C),适合基站等高功率、宽温域场景。
钽酸锂也能做非线性光学吗?
可以。其双折射低(约 0.004),可实现部分铌酸锂难以完成的相位匹配(如紫外倍频、差频产生 THz),周期极化(PPLT)是常见形式。
可选哪些切型与厚度?
切型覆盖 X/Y/Z 与 36°/42°/48° Y-X,直径 4″、6″,厚度 250–500μm;非常规取向或厚度可评估定制,交期以工程师确认为准。
钽酸锂主要用在哪些器件?
主要用于 5G SAW/BAW 滤波器、基站 TC-SAW、热释电红外传感(测温、火焰探测、NDIR、PIR),以及 PPLT 非线性光学与 SAW 传感器。
CLT、SLT 和 MgO 掺杂怎么选?
三者均提供单畴极化以稳定器件性能:常规应用选成本较低的 CLT;追求更低反转电场与更好均匀性选 SLT;有特殊耐功率需求可选 MgO 掺杂。
随批提供哪些检测数据?
常提供 X 射线摇摆曲线、SAW 速度与机电耦合 k²、TCF 温度扫描、热释电系数、居里温度与畴刻蚀数据,用于验证声学与热学性能。
声表面波速度和热释电系数是多少?
声表面波速度约 3900–4200 m/s(随切型变化),热释电系数典型值 2.3×10⁻⁸ C/cm²·K,居里温度约 610°C,双折射低(约 0.004)。

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