Оптикалык модуляторлор үчүн 8 дюймдук LNOI (LiNbO3)
Толук диаграмма
Introduction
Lithium Niobate on Insulator (LNOI) пластинкалары ар кандай өнүккөн оптикалык жана электрондук тиркемелерде колдонулган алдыңкы материал болуп саналат. Бул пластинкалар иондук имплантация жана пластинка менен байланышуу сыяктуу татаал ыкмаларды колдонуу менен изоляциялоочу субстратка, адатта кремнийге же башка ылайыктуу материалга литий ниобаттын жука катмарын (LiNbO₃) өткөрүү жолу менен өндүрүлөт. LNOI технологиясы Silicon on Insulator (SOI) пластинка технологиясы менен көп окшоштуктарды бөлүшөт, бирок пьезоэлектрдик, пироэлектрдик жана сызыктуу эмес оптикалык мүнөздөмөлөрү менен белгилүү болгон литий ниобаттын уникалдуу оптикалык касиеттеринен пайдаланат.
LNOI пластинкалары интегралдык оптика, телекоммуникация жана кванттык эсептөө сыяктуу тармактарда жогорку жыштыктагы жана жогорку ылдамдыктагы тиркемелердеги жогорку көрсөткүчтөрү менен олуттуу көңүл бурушкан. Вафлилер "Smart-cut" техникасын колдонуу менен өндүрүлөт, бул литий ниобат жука пленкасынын калыңдыгын так көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берип, вафлилердин ар кандай колдонуу үчүн талап кылынган спецификацияларга жооп беришин камсыз кылат.
Принцип
LNOI пластинкаларын түзүү процесси жапырт литий ниобат кристаллынан башталат. Кристалл иондук имплантациядан өтөт, мында жогорку энергиялуу гелий иондору литий ниобат кристаллынын бетине киргизилет. Бул иондор кристаллга белгилүү бир тереңдикке кирип, кристаллдын структурасын бузуп, морт тегиздикти жаратат, ал кийинчерээк кристаллды жука катмарларга бөлүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Гелий иондорунун өзгөчө энергиясы имплантациянын тереңдигин көзөмөлдөйт, бул акыркы литий ниобат катмарынын калыңдыгына түздөн-түз таасир этет.
Иондук имплантациядан кийин литий ниобат кристалы вафли байланышы деп аталган ыкманы колдонуу менен субстрат менен бириктирилет. Байланыш процесси адатта түз байланыш ыкмасын колдонот, мында эки бет (иондук имплантацияланган литий ниобат кристалы жана субстрат) күчтүү байланышты түзүү үчүн жогорку температурада жана басымда бирге басышат. Кээ бир учурларда, кошумча колдоо үчүн benzocyclobutene (BCB) сыяктуу жабышчаак материал колдонулушу мүмкүн.
Байланыштыруудан кийин, пластинка ион имплантациясынан келип чыккан зыянды оңдоо жана катмарлардын ортосундагы байланышты күчөтүү үчүн күйдүрүү процессинен өтөт. Күйүү процесси ошондой эле жука литий ниобат катмарынын түпнуска кристалдан ажырашына жардам берип, аппаратты жасоо үчүн колдонула турган жука, жогорку сапаттагы литий ниобат катмарын калтырат.
Техникалык шарттар
LNOI пластинкалары бир нече маанилүү спецификациялар менен мүнөздөлөт, алар жогорку өндүрүмдүүлүктөгү колдонмолорго ылайыктуулугун камсыз кылат. Аларга төмөнкүлөр кирет:
Материалдык спецификациялар|
| |Материал| | |спецификациялар| |
| Материал | Бир тектүү: LiNbO3 |
| Материалдын сапаты | көбүкчөлөр же кошулмалар <100μm |
| Багыттоо | Y-кесип ±0,2° |
| тыгыздыгы | 4,65 г/см³ |
| Кюри температурасы | 1142 ±1°C |
| Ачыктык | >95% 450-700 нм диапазондо (калыңдыгы 10 мм) |
Өндүрүштүк спецификациялар|
| |Параметр| | |Спецификация| |
| Диаметри | 150 мм ±0,2 мм |
| Калыңдыгы | 350 мкм ±10 мкм |
| Тегиздик | <1,3 мкм |
| Жалпы калыңдыктын өзгөрүүсү (TTV) | Согу <70 мкм @ 150 мм пластинка |
| Жергиликтүү калыңдыктын өзгөрүшү (LTV) | <70 мкм @ 150 мм пластинка |
| оройлук | Rq ≤0,5 нм (AFM RMS мааниси) |
| Беттин сапаты | 40-20 |
| Бөлүктөр (алынбай турган) | 100-200 мкм ≤3 бөлүкчөлөр |
| Чипсы | <300 мкм (толук пластинка, четтетүү зонасы жок) |
| Жаракалар | Жаракалары жок (толугу менен) |
| Контаминация | Алынбай турган тактар жок (толук вафли) |
| Параллелизм | <30 арксекунд |
| Багытталган маалымдама тегиздиги (X огу) | 47 ±2 мм |
Тиркемелер
LNOI пластинкалары өзгөчө фотоника, телекоммуникация жана кванттык технологиялар тармагында уникалдуу касиеттеринен улам кеңири чөйрөдө колдонулат. негизги колдонмолордун кээ бирлери төмөнкүлөрдү камтыйт:
Интегралдык оптика:LNOI пластиналары интегралдык оптикалык схемаларда кеңири колдонулат, мында алар модуляторлор, толкун өткөргүчтөр жана резонаторлор сыяктуу жогорку өндүрүмдүүлүктөгү фотоникалык түзүлүштөрдү иштетет. Литий ниобаттын жогорку сызыктуу эмес оптикалык касиеттери аны эффективдүү жарык манипуляциясын талап кылган колдонмолор үчүн эң сонун тандоо кылат.
Телекоммуникациялар:LNOI пластиналар оптикалык модуляторлордо колдонулат, алар жогорку ылдамдыктагы байланыш системаларынын, анын ичинде була-оптикалык тармактардын маанилүү компоненттери болуп саналат. Жогорку жыштыктарда жарыкты модуляциялоо жөндөмү LNOI пластинкаларын заманбап телекоммуникациялык системалар үчүн идеалдуу кылат.
Кванттык эсептөө:Кванттык технологияларда LNOI пластиналары кванттык компьютерлер жана кванттык байланыш системалары үчүн компоненттерди жасоо үчүн колдонулат. LNOIнин сызыктуу эмес оптикалык касиеттери чырмалышкан фотон жуптарын түзүү үчүн колдонулат, алар кванттык ачкычтарды бөлүштүрүү жана кванттык криптография үчүн маанилүү.
Сенсорлор:LNOI пластиналары ар кандай сезүү колдонмолорунда, анын ичинде оптикалык жана акустикалык сенсорлордо колдонулат. Алардын жарык жана үн менен өз ара аракеттенүү жөндөмдүүлүгү аларды сезүү технологияларынын ар кандай түрлөрү үчүн ар тараптуу кылат.
Көп берилүүчү суроолор
Q:LNOI технологиясы деген эмне?
A: LNOI технологиясы ичке литий ниобат пленкасын жылуулоочу субстратка, адатта кремнийге өткөрүп берүүнү камтыйт. Бул технология литий ниобаттын жогорку сызыктуу эмес оптикалык мүнөздөмөлөрү, пьезоэлектри жана пироэлектри сыяктуу уникалдуу касиеттерин колдонот, бул интеграцияланган оптика жана телекоммуникациялар үчүн идеалдуу кылат.
Q:LNOI менен SOI пластинкаларынын ортосунда кандай айырма бар?
A: LNOI жана SOI пластинкалары окшош, анткени алар субстрат менен байланышкан жука материал катмарынан турат. Бирок, LNOI пластинкалары ичке пленка материалы катары литий ниобаты колдонушат, ал эми SOI пластиналары кремнийди колдонушат. Негизги айырмачылык LNOI жогорку оптикалык жана пьезоэлектрдик касиеттерин сунуш кылган жука пленка материалынын касиетинде.
Q:LNOI пластинкаларын колдонуунун кандай артыкчылыктары бар?
A: LNOI пластинкаларынын негизги артыкчылыктары алардын эң сонун оптикалык касиеттерин, мисалы, жогорку сызыктуу эмес оптикалык коэффициенттерди жана алардын механикалык күчүн камтыйт. Бул мүнөздөмөлөр LNOI пластинкаларын жогорку ылдамдыктагы, жогорку жыштыктагы жана кванттык колдонмолордо колдонуу үчүн идеалдуу кылат.
Q:LNOI пластинкаларын кванттык колдонмолор үчүн колдонсо болобу?
Ж: Ооба, LNOI пластинкалары чырмалышкан фотон жуптарын жаратуу жөндөмдүүлүгүнө жана интегралдык фотоника менен шайкештигине байланыштуу кванттык технологияларда кеңири колдонулат. Бул касиеттер кванттык эсептөө, байланыш жана криптографиядагы тиркемелер үчүн өтө маанилүү.
Q:LNOI тасмаларынын типтүү калыңдыгы кандай?
A: LNOI пленкалары, адатта, конкреттүү колдонууга жараша, калыңдыгы бир нече жүз нанометрден бир нече микрометрге чейин өзгөрөт. Калыңдыгы ион имплантациялоо процессинде көзөмөлдөнөт.
