Оптикалык модуляторлор үчүн 8 дюймдук LNOI (изолятордогу LiNbO3) пластинасы, толкун өткөргүчтөр, интегралдык микросхемалар
Толук диаграмма
Киришүү
Изолятордогу литий ниобаты (LNOI) пластиналары ар кандай өнүккөн оптикалык жана электрондук колдонмолордо колдонулган заманбап материал болуп саналат. Бул пластиналар литий ниобатынын (LiNbO₃) жука катмарын изоляциялык негизге, адатта кремнийге же башка ылайыктуу материалга, ион имплантациясы жана пластина байланышы сыяктуу татаал ыкмаларды колдонуу менен өткөрүү жолу менен өндүрүлөт. LNOI технологиясы кремний изоляторундагы (SOI) пластина технологиясы менен көптөгөн окшоштуктарга ээ, бирок пьезоэлектрдик, пироэлектрдик жана сызыктуу эмес оптикалык мүнөздөмөлөрү менен белгилүү болгон литий ниобатынын уникалдуу оптикалык касиеттерин пайдаланат.
LNOI пластиналары жогорку жыштыктагы жана жогорку ылдамдыктагы колдонмолордогу жогорку көрсөткүчтөрүнөн улам интеграцияланган оптика, телекоммуникация жана кванттык эсептөө сыяктуу тармактарда олуттуу көңүл бурууга ээ болду. Пластиналар литий ниобатынын жука пленкасынын калыңдыгын так көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берген "Smart-cut" ыкмасын колдонуу менен өндүрүлөт, бул пластиналардын ар кандай колдонмолор үчүн талап кылынган спецификацияларга жооп беришин камсыздайт.
Принцип
LNOI пластиналарын түзүү процесси көлөмдүү литий ниобаты кристаллынан башталат. Кристалл иондук имплантациядан өтөт, мында жогорку энергиялуу гелий иондору литий ниобаты кристаллынын бетине киргизилет. Бул иондор кристаллга белгилүү бир тереңдикке чейин кирип, кристаллдын түзүлүшүн бузуп, кийинчерээк кристаллды жука катмарларга бөлүү үчүн колдонула турган морт тегиздикти түзөт. Гелий иондорунун салыштырма энергиясы имплантациянын тереңдигин көзөмөлдөйт, бул литий ниобатынын акыркы катмарынын калыңдыгына түздөн-түз таасир этет.
Ион имплантациясынан кийин, литий ниобатынын кристалы пластина байланышы деп аталган ыкманы колдонуу менен субстратка байланыштырылат. Байланыштыруу процессинде, адатта, түз байланыш ыкмасы колдонулат, мында эки бет (ионго имплантацияланган литий ниобатынын кристалы жана субстрат) жогорку температура жана басым астында бири-бирине басылып, бекем байланыш түзүлөт. Айрым учурларда, кошумча колдоо үчүн бензоциклобутен (BCB) сыяктуу жабышчаак материал колдонулушу мүмкүн.
Байланыштырылгандан кийин, пластина ион имплантациясынан келип чыккан ар кандай зыянды калыбына келтирүү жана катмарлардын ортосундагы байланышты күчөтүү үчүн күйгүзүү процессинен өтөт. Күйгүзүү процесси ошондой эле жука литий ниобаты катмарынын баштапкы кристаллдан бөлүнүп чыгышына жардам берет, бул түзүлүштү жасоодо колдонула турган жука, жогорку сапаттагы литий ниобаты катмарын калтырат.
Техникалык мүнөздөмөлөрү
LNOI пластиналары жогорку өндүрүмдүүлүктөгү колдонмолорго ылайыктуулугун камсыз кылган бир нече маанилүү мүнөздөмөлөр менен мүнөздөлөт. Аларга төмөнкүлөр кирет:
Материалдык мүнөздөмөлөр
| Материал | Техникалык мүнөздөмөлөрү |
| Материал | Бир тектүү: LiNbO3 |
| Материалдын сапаты | Көбүкчөлөр же кошулмалар <100 мкм |
| Багыттоо | Y-кесүү ±0.2° |
| Тыгыздык | 4,65 г/см³ |
| Кюри температурасы | 1142 ±1°C |
| Ачыктык | >95% 450-700 нм диапазонунда (10 мм калыңдыкта) |
Өндүрүш мүнөздөмөлөрү
| Параметр | Техникалык мүнөздөмө |
| Диаметри | 150 мм ±0,2 мм |
| Калыңдыгы | 350 мкм ±10 мкм |
| Тегиздик | <1.3 мкм |
| Жалпы калыңдыктын өзгөрүшү (TTV) | 150 мм пластинада <70 мкм |
| Жергиликтүү калыңдыктын өзгөрүшү (LTV) | <70 мкм @ 150 мм пластина |
| Кескиндик | Rq ≤0.5 нм (AFM RMS мааниси) |
| Беттин сапаты | 40-20 |
| Бөлүкчөлөр (алынбай турган) | 100-200 мкм ≤3 бөлүкчөлөр |
| Чипсы | <300 мкм (толук пластина, тыюу салынган зона жок) |
| Жаракалар | Жаракалар жок (толук пластина) |
| булгануу | Кетилбей турган тактар жок (толук пластина) |
| Параллелизм | <30 арка секунд |
| Багыттоо шилтеме тегиздиги (X огу) | 47 ±2 мм |
Колдонмолор
LNOI пластиналары өзгөчө касиеттеринен улам кеңири колдонмолордо, айрыкча фотоника, телекоммуникация жана кванттык технологиялар тармактарында колдонулат. Негизги колдонмолордун айрымдары төмөнкүлөрдү камтыйт:
Интеграцияланган оптика:LNOI пластиналары интегралдык оптикалык схемаларда кеңири колдонулат, мында алар модуляторлор, толкун өткөргүчтөр жана резонаторлор сыяктуу жогорку өндүрүмдүү фотондук түзүлүштөрдү иштетүүгө мүмкүндүк берет. Литий ниобатынын жогорку сызыктуу эмес оптикалык касиеттери аны натыйжалуу жарык манипуляциясын талап кылган колдонмолор үчүн эң сонун тандоо кылат.
Телекоммуникация:LNOI пластиналары оптикалык модуляторлордо колдонулат, алар жогорку ылдамдыктагы байланыш системаларында, анын ичинде була-оптикалык тармактарда маанилүү компоненттер болуп саналат. Жогорку жыштыктарда жарыкты модуляциялоо мүмкүнчүлүгү LNOI пластиналарын заманбап телекоммуникация системалары үчүн идеалдуу кылат.
Кванттык эсептөө:Кванттык технологияларда LNOI пластиналары кванттык компьютерлер жана кванттык байланыш системалары үчүн компоненттерди жасоодо колдонулат. LNOIдин сызыктуу эмес оптикалык касиеттери кванттык ачкычтардын бөлүштүрүлүшү жана кванттык криптография үчүн маанилүү болгон чырмалышып калган фотон жуптарын түзүү үчүн колдонулат.
Сенсорлор:LNOI пластиналары оптикалык жана акустикалык сенсорлорду кошо алганда, ар кандай сезүү колдонмолорунда колдонулат. Алардын жарык жана үн менен өз ара аракеттенүү жөндөмү аларды ар кандай сезүү технологиялары үчүн ар тараптуу кылат.
Көп берилүүчү суроолор
Q:LNOI технологиясы деген эмне?
A:LNOI технологиясы литий ниобатынын жука пленкасын изоляциялоочу субстратка, адатта кремнийге, өткөрүүнү камтыйт. Бул технология литий ниобатынын жогорку сызыктуу эмес оптикалык мүнөздөмөлөрү, пьезоэлектрдик жана пироэлектрдик касиеттери сыяктуу уникалдуу касиеттерин колдонот, бул аны интеграцияланган оптика жана телекоммуникация үчүн идеалдуу кылат.
Q:LNOI жана SOI пластиналарынын ортосунда кандай айырма бар?
A: LNOI жана SOI пластиналары окшош, анткени алар субстратка туташтырылган жука катмар материалдан турат. Бирок, LNOI пластиналары жука пленка материалы катары литий ниобатын колдонот, ал эми SOI пластиналары кремнийди колдонот. Негизги айырмачылык жука пленка материалынын касиеттеринде жатат, LNOI жогорку оптикалык жана пьезоэлектрдик касиеттерди сунуштайт.
Q:LNOI пластиналарын колдонуунун кандай артыкчылыктары бар?
A: LNOI пластиналарынын негизги артыкчылыктарына алардын жогорку сызыктуу эмес оптикалык коэффициенттери жана механикалык бекемдиги сыяктуу эң сонун оптикалык касиеттери кирет. Бул мүнөздөмөлөр LNOI пластиналарын жогорку ылдамдыктагы, жогорку жыштыктагы жана кванттык колдонмолордо колдонуу үчүн идеалдуу кылат.
Q:LNOI пластиналарын кванттык колдонмолор үчүн колдонсо болобу?
Ж: Ооба, LNOI пластиналары кванттык технологияларда кеңири колдонулат, анткени алар чырмалышкан фотон жуптарын түзүү жөндөмүнө жана интеграцияланган фотоника менен шайкештигине ээ. Бул касиеттер кванттык эсептөө, байланыш жана криптографиядагы колдонмолор үчүн абдан маанилүү.
Q:LNOI пленкаларынын типтүү калыңдыгы кандай?
A:LNOI пленкаларынын калыңдыгы, адатта, бир нече жүз нанометрден бир нече микрометрге чейин болот, бул белгилүү бир колдонуу ыкмасына жараша болот. Калыңдыгы ион имплантациялоо процессинде көзөмөлдөнөт.
