8-инчна LNOI (LiNbO3 на изолатор) плочка за оптички модулатори, брановоди, интегрирани кола
Детален дијаграм
Вовед
Литиум ниобат на изолатор (LNOI) плочките се најсовремен материјал што се користи во разни напредни оптички и електронски апликации. Овие плочки се произведуваат со пренесување на тенок слој од литиум ниобат (LiNbO₃) на изолациона подлога, обично силициум или друг соодветен материјал, користејќи софистицирани техники како што се јонска имплантација и поврзување на плочки. Технологијата LNOI дели многу сличности со технологијата на силициум на изолатор (SOI) плочки, но ги користи уникатните оптички својства на литиум ниобатот, материјал познат по своите пиезоелектрични, пироелектрични и нелинеарни оптички карактеристики.
LNOI плочките добија значително внимание во области како што се интегрираната оптика, телекомуникациите и квантното пресметување поради нивните супериорни перформанси во апликации со висока фреквенција и голема брзина. Плочите се произведуваат со помош на техниката „Smart-cut“, која овозможува прецизна контрола врз дебелината на тенкиот филм од литиум ниобат, осигурувајќи дека плочките ги исполнуваат потребните спецификации за различни апликации.
Принцип
Процесот на создавање LNOI плочки започнува со кристал од литиум ниобат во голем обем. Кристалот се подложува на јонска имплантација, каде што високоенергетски јони на хелиум се внесуваат во површината на кристалот од литиум ниобат. Овие јони продираат во кристалот до одредена длабочина и ја нарушуваат кристалната структура, создавајќи кревка рамнина што подоцна може да се користи за одвојување на кристалот на тенки слоеви. Специфичната енергија на јоните на хелиум ја контролира длабочината на имплантацијата, што директно влијае на дебелината на конечниот слој од литиум ниобат.
По јонската имплантација, кристалот на литиум ниобат се врзува за подлога со помош на техника наречена плочесто поврзување. Процесот на поврзување обично користи метод на директно поврзување, каде што двете површини (кристалот на литиум ниобат со јонски имплант и подлогата) се притискаат заедно под висока температура и притисок за да се создаде силна врска. Во некои случаи, леплив материјал како бензоциклобутен (BCB) може да се користи за дополнителна потпора.
По поврзувањето, плочката се подложува на процес на жарење за да се поправи евентуалното оштетување предизвикано од имплантацијата на јоните и да се зајакне врската помеѓу слоевите. Процесот на жарење, исто така, му помага на тенкиот слој од литиум ниобат да се одвои од оригиналниот кристал, оставајќи зад себе тенок, висококвалитетен слој од литиум ниобат што може да се користи за изработка на уреди.
Спецификации
LNOI плочките се карактеризираат со неколку важни спецификации кои ја обезбедуваат нивната соодветност за високо-перформансни апликации. Тие вклучуваат:
Спецификации на материјалот
| Материјал | Спецификации |
| Материјал | Хомоген: LiNbO3 |
| Квалитет на материјалот | Меурчиња или инклузии <100μm |
| Ориентација | Y-рез ±0,2° |
| Густина | 4,65 g/cm³ |
| Кириева температура | 1142 ±1°C |
| Транспарентност | >95% во опсег од 450-700 nm (дебелина од 10 mm) |
Производствени спецификации
| Параметар | Спецификација |
| Дијаметар | 150 мм ±0,2 мм |
| Дебелина | 350 μm ±10 μm |
| Рамност | <1,3 μm |
| Варијација на вкупната дебелина (TTV) | Искривување <70 μm @ 150 mm плоча |
| Локална варијација на дебелина (LTV) | <70 μm @ 150 mm плочка |
| Грубост | Rq ≤0,5 nm (AFM RMS вредност) |
| Квалитет на површината | 40-20 |
| Честички (неотстранливи) | 100-200 μm ≤3 честички |
| Чипс | <300 μm (целосна плочка, без зона на исклучување) |
| Пукнатини | Без пукнатини (целосна плочка) |
| Контаминација | Без неотстранливи дамки (цела плочка) |
| Паралелизам | <30 лачни секунди |
| Референтна рамнина за ориентација (X-оска) | 47 ±2 мм |
Апликации
LNOI плочките се користат во широк спектар на апликации поради нивните уникатни својства, особено во областите на фотоника, телекомуникации и квантни технологии. Некои од клучните апликации вклучуваат:
Интегрирана оптика:LNOI плочките се широко користени во интегрирани оптички кола, каде што овозможуваат високо-перформансни фотонски уреди како што се модулатори, брановоди и резонатори. Високите нелинеарни оптички својства на литиум ниобатот го прават одличен избор за апликации што бараат ефикасна манипулација со светлината.
Телекомуникации:LNOI плочките се користат во оптички модулатори, кои се основни компоненти во брзите комуникациски системи, вклучувајќи ги и мрежите со оптички влакна. Способноста за модулирање на светлината на високи фреквенции ги прави LNOI плочките идеални за модерните телекомуникациски системи.
Квантно пресметување:Во квантните технологии, LNOI плочките се користат за производство на компоненти за квантни компјутери и квантни комуникациски системи. Нелинеарните оптички својства на LNOI се користат за создавање заплеткани фотонски парови, кои се критични за квантната дистрибуција на клучеви и квантната криптографија.
Сензори:LNOI плочките се користат во различни апликации за сензори, вклучувајќи оптички и акустични сензори. Нивната способност да комуницираат и со светлината и со звукот ги прави разновидни за различни видови технологии за сензори.
Најчесто поставувани прашања
Q:Што е LNOI технологија?
A:LNOI технологијата вклучува пренос на тенка фолија од литиум ниобат на изолациона подлога, обично силициум. Оваа технологија ги користи уникатните својства на литиум ниобатот, како што се неговите високи нелинеарни оптички карактеристики, пиезоелектричност и пироелектричност, што ја прави идеална за интегрирана оптика и телекомуникации.
Q:Која е разликата помеѓу LNOI и SOI плочките?
A: И LNOI и SOI плочките се слични по тоа што се состојат од тенок слој материјал врзан за подлога. Сепак, LNOI плочките користат литиум ниобат како тенок филмски материјал, додека SOI плочките користат силициум. Клучната разлика лежи во својствата на тенок филмскиот материјал, при што LNOI нуди супериорни оптички и пиезоелектрични својства.
Q:Кои се предностите од користењето на LNOI плочки?
A: Главните предности на LNOI плочките вклучуваат нивните одлични оптички својства, како што се високите нелинеарни оптички коефициенти и нивната механичка цврстина. Овие карактеристики ги прават LNOI плочките идеални за употреба во апликации со голема брзина, висока фреквенција и квантна технологија.
Q:Дали LNOI плочките можат да се користат за квантни апликации?
A: Да, LNOI плочките се широко користени во квантните технологии поради нивната способност да генерираат заплеткани фотонски парови и нивната компатибилност со интегрираната фотоника. Овие својства се клучни за апликации во квантното пресметување, комуникацијата и криптографијата.
Q:Колкава е типичната дебелина на LNOI филмовите?
A:LNOI филмовите обично се со дебелина од неколку стотици нанометри до неколку микрометри, во зависност од специфичната примена. Дебелината се контролира за време на процесот на имплантација на јони.
