8-инчна LNOI (LiNbO3 на изолатору) плочица за оптичке модулаторе, таласоводе, интегрисана кола
Детаљан дијаграм
Увод
Плочице литијум-ниобата на изолатору (LNOI) су врхунски материјал који се користи у разним напредним оптичким и електронским применама. Ове плочице се производе преносом танког слоја литијум-ниобата (LiNbO₃) на изолациону подлогу, обично силицијум или други погодан материјал, коришћењем софистицираних техника попут јонске имплантације и спајања плочица. LNOI технологија дели многе сличности са технологијом плочица силицијума на изолатору (SOI), али користи јединствена оптичка својства литијум-ниобата, материјала познатог по својим пиезоелектричним, пироелектричним и нелинеарним оптичким карактеристикама.
LNOI плочице су привукле значајну пажњу у областима као што су интегрисана оптика, телекомуникације и квантно рачунарство због својих супериорних перформанси у високофреквентним и брзим применама. Плочице се производе техником „Smart-cut“, која омогућава прецизну контролу дебљине танког филма литијум-ниобата, осигуравајући да плочице испуњавају потребне спецификације за различите примене.
Принцип
Процес стварања LNOI плочица почиње са кристалом литијум ниобата у маси. Кристал се подвргава јонској имплантацији, где се високоенергетски јони хелијума уносе у површину кристала литијум ниобата. Ови јони продиру у кристал до одређене дубине и нарушавају кристалну структуру, стварајући крхку раван која се касније може користити за раздвајање кристала на танке слојеве. Специфична енергија јона хелијума контролише дубину имплантације, што директно утиче на дебљину коначног слоја литијум ниобата.
Након јонске имплантације, кристал литијум-ниобата се везује за подлогу техником која се назива везивање плочице. Процес везивања обично користи метод директног везивања, где се две површине (јонски имплантирани кристал литијум-ниобата и подлога) притискају једна уз другу под високом температуром и притиском да би се створила јака веза. У неким случајевима, лепљиви материјал попут бензоциклобутена (BCB) може се користити за додатну подршку.
Након везивања, плочица се подвргава процесу жарења како би се поправила сва оштећења настала јонском имплантацијом и побољшала веза између слојева. Процес жарења такође помаже да се танки слој литијум ниобата одвоји од оригиналног кристала, остављајући за собом танак, висококвалитетни слој литијум ниобата који се може користити за израду уређаја.
Спецификације
LNOI плочице карактерише неколико важних спецификација које осигуравају њихову погодност за високоперформансне примене. То укључује:
Спецификације материјала
| Материјал | Спецификације |
| Материјал | Хомогено: LiNbO3 |
| Квалитет материјала | Мехурићи или инклузије <100μm |
| Оријентација | Y-рез ±0,2° |
| Густина | 4,65 г/цм³ |
| Киријева температура | 1142 ±1°C |
| Транспарентност | >95% у опсегу од 450-700 nm (дебљина 10 mm) |
Производне спецификације
| Параметар | Спецификација |
| Пречник | 150 мм ±0,2 мм |
| Дебљина | 350 μm ±10 μm |
| Равност | <1,3 μm |
| Укупна варијација дебљине (TTV) | Деформација <70 μm @ 150 mm плочица |
| Локална варијација дебљине (LTV) | <70 μm @ 150 mm плочица |
| Храбост | Rq ≤0,5 nm (AFM RMS вредност) |
| Квалитет површине | 40-20 |
| Честице (неуклоњиве) | 100-200 μm ≤3 честице |
| Чипс | <300 μm (пуна плочица, без зоне искључења) |
| Пукотине | Без пукотина (пуна плочица) |
| Контаминација | Без неуклоњивих мрља (цела вафла) |
| Паралелизам | <30 лучних секунди |
| Референтна раван оријентације (X-оса) | 47 ±2 мм |
Апликације
LNOI плочице се користе у широком спектру примена због својих јединствених својстава, посебно у областима фотонике, телекомуникација и квантних технологија. Неке од кључних примена укључују:
Интегрисана оптика:LNOI плочице се широко користе у интегрисаним оптичким колима, где омогућавају израду високоперформансних фотонских уређаја као што су модулатори, таласоводи и резонатори. Висока нелинеарна оптичка својства литијум ниобата чине га одличним избором за примене које захтевају ефикасну манипулацију светлошћу.
Телекомуникације:LNOI плочице се користе у оптичким модулаторима, који су битне компоненте у системима за комуникацију велике брзине, укључујући мреже оптичких влакана. Способност модулације светлости на високим фреквенцијама чини LNOI плочице идеалним за модерне телекомуникационе системе.
Квантно рачунарство:У квантним технологијама, LNOI плочице се користе за израду компоненти за квантне рачунаре и квантне комуникационе системе. Нелинеарна оптичка својства LNOI се користе за стварање испреплетених фотонских парова, који су кључни за квантну дистрибуцију кључева и квантну криптографију.
Сензори:LNOI плочице се користе у различитим сензорским применама, укључујући оптичке и акустичне сензоре. Њихова способност интеракције са светлошћу и звуком чини их свестраним за различите врсте технологија сензора.
Честа питања
Q:Шта је LNOI технологија?
A:LNOI технологија подразумева пренос танког филма литијум-ниобата на изолациону подлогу, обично силицијум. Ова технологија користи јединствена својства литијум-ниобата, као што су његове високе нелинеарне оптичке карактеристике, пиезоелектричност и пироелектричност, што га чини идеалним за интегрисану оптику и телекомуникације.
Q:Која је разлика између LNOI и SOI плочица?
A: И LNOI и SOI плочице су сличне по томе што се састоје од танког слоја материјала везаног за подлогу. Међутим, LNOI плочице користе литијум ниобат као материјал танког филма, док SOI плочице користе силицијум. Кључна разлика лежи у својствима материјала танког филма, при чему LNOI нуди супериорна оптичка и пиезоелектрична својства.
Q:Које су предности коришћења LNOI плочица?
A: Главне предности LNOI плочица укључују њихова одлична оптичка својства, као што су високи нелинеарни оптички коефицијенти, и њихова механичка чврстоћа. Ове карактеристике чине LNOI плочице идеалним за употребу у применама великих брзина, високих фреквенција и квантним применама.
Q:Да ли се LNOI плочице могу користити за квантне примене?
Да, LNOI плочице се широко користе у квантним технологијама због своје способности да генеришу испреплетене фотонске парове и компатибилности са интегрисаном фотоником. Ова својства су кључна за примене у квантном рачунарству, комуникацији и криптографији.
Q:Која је типична дебљина LNOI филмова?
A:LNOI филмови обично имају дебљину од неколико стотина нанометара до неколико микрометара, у зависности од специфичне примене. Дебљина се контролише током процеса јонске имплантације.
