8 colių LNOI (LiNbO3 ant izoliatoriaus) plokštelė optiniams moduliatoriams, bangolaidžiams, integriniams grandynams
Detali schema
Įvadas
Ličio niobato ant izoliatoriaus (LNOI) plokštelės yra pažangi medžiaga, naudojama įvairiose pažangiose optikos ir elektronikos srityse. Šios plokštelės gaminamos perkeliant ploną ličio niobato (LiNbO₃) sluoksnį ant izoliacinio pagrindo, paprastai silicio ar kitos tinkamos medžiagos, naudojant sudėtingus metodus, tokius kaip jonų implantacija ir plokštelių klijavimas. LNOI technologija turi daug panašumų su silicio ant izoliatoriaus (SOI) plokštelių technologija, tačiau išnaudoja unikalias ličio niobato, medžiagos, žinomos dėl savo pjezoelektrinių, piroelektrinių ir netiesinių optinių savybių, optines savybes.
LNOI plokštelės sulaukė didelio dėmesio tokiose srityse kaip integruota optika, telekomunikacijos ir kvantiniai skaičiavimai dėl savo puikių rezultatų aukšto dažnio ir didelės spartos taikymuose. Plokštelės gaminamos naudojant „Smart-cut“ techniką, kuri leidžia tiksliai kontroliuoti ličio niobato plonosios plėvelės storį, užtikrinant, kad plokštelės atitiktų įvairių pritaikymų reikalavimus.
Principas
LNOI plokštelių kūrimo procesas prasideda nuo ličio niobato kristalo masės. Kristalas implantuojamas jonais, kurių metu į jo paviršių įvedami didelės energijos helio jonai. Šie jonai prasiskverbia į kristalą iki tam tikro gylio ir ardo kristalo struktūrą, sukurdami trapią plokštumą, kurią vėliau galima panaudoti kristalui padalinti į plonus sluoksnius. Specifinė helio jonų energija kontroliuoja implantacijos gylį, kuris tiesiogiai veikia galutinio ličio niobato sluoksnio storį.
Po jonų implantacijos ličio niobato kristalas sujungiamas su substratu, naudojant techniką, vadinamą plokštelių sujungimu. Sujungimo procese paprastai naudojamas tiesioginio sujungimo metodas, kai du paviršiai (jonais implantuotas ličio niobato kristalas ir substratas) yra suspaudžiami esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, kad būtų sukurtas tvirtas sujungimas. Kai kuriais atvejais papildomam sutvirtinimui gali būti naudojama lipni medžiaga, pvz., benzociklobutenas (BCB).
Po sujungimo plokštelė atkaitinama, kad būtų pašalinta jonų implantacijos padaryta žala ir sustiprintas ryšys tarp sluoksnių. Atkaitinimo procesas taip pat padeda plonam ličio niobato sluoksniui atsiskirti nuo pradinio kristalo, paliekant ploną, aukštos kokybės ličio niobato sluoksnį, kurį galima naudoti įrenginių gamybai.
Specifikacijos
LNOI plokštelėms būdingos kelios svarbios specifikacijos, užtikrinančios jų tinkamumą didelio našumo taikymams. Tai apima:
Medžiagų specifikacijos
| Medžiaga | Specifikacijos |
| Medžiaga | Homogeninis: LiNbO3 |
| Medžiagos kokybė | Burbuliukai arba intarpai <100 μm |
| Orientacija | Y formos pjūvis ±0,2° |
| Tankis | 4,65 g/cm³ |
| Kiurio temperatūra | 1142 ± 1 °C |
| Skaidrumas | >95 % 450–700 nm diapazone (10 mm storis) |
Gamybos specifikacijos
| Parametras | Specifikacija |
| Skersmuo | 150 mm ±0,2 mm |
| Storis | 350 μm ±10 μm |
| Plokštumas | <1,3 μm |
| Bendras storio pokytis (TTV) | Deformacija <70 μm @ 150 mm plokštelės |
| Vietinis storio kitimas (LTV) | <70 μm @ 150 mm plokštelės |
| Šiurkštumas | Rq ≤0,5 nm (AFM RMS vertė) |
| Paviršiaus kokybė | 40-20 |
| Dalelės (nepašalinamos) | 100–200 μm ≤3 dalelės |
| Traškučiai | <300 μm (visa plokštelė, be išskirtinės zonos) |
| Įtrūkimai | Nėra įtrūkimų (visas vaflis) |
| Užterštumas | Nėra nepašalinamų dėmių (visas vaflis) |
| Paralelizmas | <30 lanko sekundžių |
| Orientacijos atskaitos plokštuma (X ašis) | 47 ± 2 mm |
Paraiškos
LNOI plokštelės dėl savo unikalių savybių naudojamos įvairiose srityse, ypač fotonikos, telekomunikacijų ir kvantinių technologijų srityse. Kai kurios pagrindinės taikymo sritys:
Integruota optika:LNOI plokštelės plačiai naudojamos integruotose optinėse grandinėse, kur jos leidžia sukurti didelio našumo fotoninius įtaisus, tokius kaip moduliatoriai, bangolaidžiai ir rezonatoriai. Dėl didelių netiesinių optinių savybių ličio niobatas yra puikus pasirinkimas taikymams, kuriems reikalingas efektyvus šviesos manipuliavimas.
Telekomunikacijos:LNOI plokštelės naudojamos optiniuose moduliatoriuose, kurie yra esminiai komponentai didelės spartos ryšio sistemose, įskaitant šviesolaidinius tinklus. Gebėjimas moduliuoti šviesą aukštais dažniais daro LNOI plokšteles idealiai tinkančias šiuolaikinėms telekomunikacijų sistemoms.
Kvantinė kompiuterija:Kvantinėse technologijose LNOI plokštelės naudojamos kvantinių kompiuterių ir kvantinių ryšių sistemų komponentams gaminti. Netiesinės LNOI optinės savybės panaudojamos susipynusioms fotonų poroms sukurti, kurios yra labai svarbios kvantinių raktų paskirstymui ir kvantinei kriptografijai.
Jutikliai:LNOI plokštelės naudojamos įvairiose jutimo srityse, įskaitant optinius ir akustinius jutiklius. Dėl gebėjimo sąveikauti su šviesa ir garsu jos yra universalios įvairių tipų jutimo technologijoms.
DUK
Q:Kas yra LNOI technologija?
A:LNOI technologija apima plonos ličio niobato plėvelės perkėlimą ant izoliacinio pagrindo, paprastai silicio. Ši technologija išnaudoja unikalias ličio niobato savybes, tokias kaip didelės netiesinės optinės charakteristikos, pjezoelektrumas ir piroelektrumas, todėl ji idealiai tinka integruotai optikai ir telekomunikacijoms.
Q:Kuo skiriasi LNOI ir SOI plokštelės?
A: Tiek LNOI, tiek SOI plokštelės yra panašios tuo, kad jas sudaro plonas medžiagos sluoksnis, sujungtas su substratu. Tačiau LNOI plokštelėse kaip plona plėvelė naudojama ličio niobatas, o SOI plokštelėse – silicis. Pagrindinis skirtumas yra plona plėvelės savybėse, o LNOI pasižymi geresnėmis optinėmis ir pjezoelektrinėmis savybėmis.
Q:Kokie yra LNOI plokštelių naudojimo pranašumai?
A: Pagrindiniai LNOI plokštelių privalumai yra puikios optinės savybės, tokios kaip dideli netiesiniai optiniai koeficientai, ir mechaninis stiprumas. Dėl šių savybių LNOI plokštelės idealiai tinka naudoti didelės spartos, aukšto dažnio ir kvantinėse srityse.
Q:Ar LNOI plokštelės gali būti naudojamos kvantinėms reikmėms?
A: Taip, LNOI plokštelės yra plačiai naudojamos kvantinėse technologijose dėl jų gebėjimo generuoti susietas fotonų poras ir jų suderinamumo su integruota fotonika. Šios savybės yra labai svarbios kvantinių skaičiavimų, ryšių ir kriptografijos taikymams.
Q:Koks yra tipinis LNOI plėvelių storis?
A: LNOI plėvelių storis paprastai svyruoja nuo kelių šimtų nanometrų iki kelių mikrometrų, priklausomai nuo konkretaus pritaikymo. Storis kontroliuojamas jonų implantavimo proceso metu.
