Optiki modulýatorlar, tolkun geçirijiler we integral mikrosxemalar üçin 8 dýuýmlyk LNOI (izolyatordaky LiNbO3) plastinkasy
Jikme-jik diagramma
Giriş
Izolýatordaky Litiý Niobaty (LNOI) plitalary dürli ösen optiki we elektroniki ulanylyşlarda ulanylýan iň täze materialdyr. Bu plitalar litium niobatyň (LiNbO₃) inçe gatlagyny izolýasiýa substratyna, adatça kremniý ýa-da başga bir amatly materiala geçirmek arkaly, ion implantasiýa we plastinka birikdirmek ýaly çylşyrymly usullary ulanmak arkaly öndürilýär. LNOI tehnologiýasy kremniý izolýatoryndaky (SOI) plastinka tehnologiýasy bilen köp meňzeşlikleri paýlaşýar, ýöne pýezoelektrik, piroelektrik we çyzykly däl optiki häsiýetnamalary bilen tanalýan material bolan litium niobatyň özboluşly optiki häsiýetlerinden peýdalanýar.
LNOI plastinkalary ýokary ýygylykly we ýokary tizlikli ulanylyşlardaky ajaýyp netijeleri sebäpli integrasiýalaşdyrylan optika, telekommunikasiýa we kwantum hasaplamalary ýaly ugurlarda uly üns çekdi. Plitalar litium niobatyň inçe plýonkasynyň galyňlygyny takyk gözegçilikde saklamaga mümkinçilik berýän we plastinkalaryň dürli ulanylyşlar üçin talap edilýän tehniki şertlere laýyk gelýändigini üpjün edýän "Akylly kesiş" usuly arkaly öndürilýär.
Prinsip
LNOI waferlerini döretmek prosesi köpçülikleýin litium niobaty kristalyndan başlanýar. Kristal ion implantasiýasyndan geçýär, bu ýerde ýokary energiýaly geliý ionlary litium niobaty kristalynyň ýüzüne girizilýär. Bu ionlar kristalyň içine belli bir çuňluga çenli aralaşyp, kristal gurluşyny bozýar, soňra kristaly inçe gatlaklara bölmek üçin ulanylyp bilinjek näzik tekizligi döredýär. Geliý ionlarynyň özboluşly energiýasy implantasiýa çuňlugyny gözegçilikde saklaýar, bu bolsa soňky litium niobaty gatlagynyň galyňlygyna gönüden-göni täsir edýär.
Ion implantasiýasyndan soň, litium niobaty kristaly substrata wafer baglanyşygy diýilýän usul arkaly baglanyşýar. Baglanyşyk prosesi adatça gönüden-göni baglanyş usulyny ulanýar, bu ýerde iki ýüz (ion implantasiýa edilen litium niobaty kristaly we substrat) ýokary temperatura we basyş astynda berk baglanyş döretmek üçin bir-birine basylýar. Käbir ýagdaýlarda goşmaça goldaw hökmünde benzosiklobuten (BCB) ýaly ýelmeşdiriji material ulanylyp bilner.
Baglanyşykdan soň, ion implantasiýasyndan ýüze çykan islendik zyýany düzetmek we gatlaklaryň arasyndaky baglanyşygy güýçlendirmek üçin plastinka ýumşatmak prosesinden geçýär. Ýumşatmak prosesi şeýle hem inçe litium niobaty gatlagynyň asyl kristaldan aýrylmagyna kömek edýär we enjam öndürmek üçin ulanylyp bilinjek inçe, ýokary hilli litium niobaty gatlagyny galdyrýar.
Tehniki häsiýetnamalar
LNOI waferleri ýokary öndürijilikli ulanylyşlar üçin laýyklygyny üpjün edýän birnäçe möhüm aýratynlyklar bilen häsiýetlendirilýär. Bularyň arasynda:
Materialyň aýratynlyklary
| Material | Tehniki häsiýetnamalar |
| Material | Birmeňzeş: LiNbO3 |
| Materialyň hili | Köpükler ýa-da goşulmalar <100μm |
| Ugurlanma | Y-kesimi ±0.2° |
| Dykyzlyk | 4.65 g/sm³ |
| Kyuri temperaturasy | 1142 ±1°C |
| Açyklyk | 450-700 nm aralygynda >95% (10 mm galyňlykda) |
Önümçilik aýratynlyklary
| Parametr | Tehniki häsiýetnama |
| Diametr | 150 mm ±0.2 mm |
| Galyňlygy | 350 μm ± 10 μm |
| Tekizlik | <1.3 μm |
| Umumy galyňlygyň üýtgemegi (TTV) | 150 mm waferde Warp <70 μm |
| Ýerli galyňlygyň üýtgemegi (LTV) | <70 μm @ 150 mm wafer |
| Göwünsizlik | Rq ≤0.5 nm (AFM RMS bahasy) |
| Ýüzleýiş hili | 40-20 |
| Bölejikler (Çykaryp bolmaýan) | 100-200 μm ≤3 bölejikler |
| Çipsler | <300 μm (doly plastinka, çetleşdiriş zolagy ýok) |
| Çatlaklar | Çatlak ýok (doly wafer) |
| Hapalanma | Aýrylyp bolmaýan lekeler ýok (doly wafer) |
| Parallelizm | <30 arksekund |
| Ugurlanma görkeziji tekizligi (X ok) | 47 ±2 mm |
Programmalar
LNOI waferleri özboluşly häsiýetleri sebäpli dürli ugurlarda, esasanam fotonika, telekommunikasiýa we kwant tehnologiýalary pudaklarynda ulanylýar. Esasy ulanylyşlaryň käbiri:
Integrasiýalaşdyrylan optika:LNOI waferleri integrasiýalaşdyrylan optiki shemalarda giňden ulanylýar, olar modulýatorlar, tolkun geçirijiler we rezonatorlar ýaly ýokary öndürijilikli fotonik enjamlary ulanmaga mümkinçilik berýär. Litiý niobatyň ýokary çyzykly däl optiki häsiýetleri ony netijeli ýagtylyk manipulýasiýasyny talap edýän ulanyşlar üçin ajaýyp saýlaw edýär.
Telekommunikasiýalar:LNOI waferleri optiki modulýatorlarda ulanylýar, olar ýokary tizlikli aragatnaşyk ulgamlarynda, şol sanda süýümli optiki ulgamlarda möhüm böleklerdir. Ýokary ýygylyklarda ýagtylygy modulýasiýa etmek ukyby LNOI waferlerini häzirki zaman telekommunikasiýa ulgamlary üçin ideal edýär.
Kwant hasaplamalary:Kwant tehnologiýalarynda LNOI waferleri kwant kompýuterleri we kwant aragatnaşyk ulgamlary üçin komponentleri öndürmek üçin ulanylýar. LNOI-nyň çyzykly däl optiki häsiýetleri kwant açar paýlanyşy we kwant kriptografiýasy üçin möhüm bolan çyzykly foton jübütlerini döretmek üçin ulanylýar.
Sensorlar:LNOI plastinkalary optiki we akustik sensorlar ýaly dürli duýujy ulgamlarda ulanylýar. Olaryň ýagtylyk we ses bilen özara täsirleşmek ukyby olary dürli duýujy tehnologiýalar üçin köpugurly edýär.
Köp soralýan soraglar
Q:LNOI tehnologiýasy näme?
A:LNOI tehnologiýasy inçe litium niobaty plýonkasyny izolýasiýa substratyna, adatça kremniýe geçirmekligi öz içine alýar. Bu tehnologiýa litium niobatyň ýokary çyzykly däl optiki häsiýetnamalary, pýezoelektrikligi we piroelektrikligi ýaly özboluşly häsiýetlerini ulanýar, bu bolsa ony integrasiýalaşdyrylan optika we telekommunikasiýa üçin ideal edýär.
Q:LNOI we SOI waferleriniň arasyndaky tapawut näme?
A: LNOI we SOI plitalarynyň ikisi hem substrata birikdirilen inçe material gatlagyndan ybarat bolmagy bilen meňzeşdir. Şeýle-de bolsa, LNOI plitalary inçe plýonka materialy hökmünde litium niobaty ulanýar, SOI plitalary bolsa kremniý ulanýar. Esasy tapawut inçe plýonka materialynyň häsiýetlerinde ýerleşýär, LNOI bolsa ýokary optiki we pýezoelektrik häsiýetleri hödürleýär.
Q:LNOI waferlerini ulanmagyň artykmaçlyklary näme?
A: LNOI plitalarynyň esasy artykmaçlyklary olaryň ajaýyp optiki häsiýetlerini, mysal üçin, ýokary çyzykly däl optiki koeffisiýentlerini we mehaniki berkligini öz içine alýar. Bu häsiýetler LNOI plitalaryny ýokary tizlikli, ýokary ýygylykly we kwantum ulanylyşlarynda ulanmak üçin ideal edýär.
Q:LNOI waferlerini kwantum ulanylyşlary üçin ulanyp bolýarmy?
A: Hawa, LNOI plitalary kwant tehnologiýalarynda giňden ulanylýar, sebäbi olar çylşyrymlaşan foton jübütlerini döretmek ukybyna we integrasiýa edilen fotonika bilen utgaşyklylygyna eýedir. Bu häsiýetler kwant kompýuterlerinde, aragatnaşykda we kriptografiýada ulanmak üçin örän möhümdir.
Q:LNOI plýonkalarynyň adaty galyňlygy näçe?
A:LNOI plýonkalarynyň galyňlygy, adatça, ulanylyşyna baglylykda birnäçe ýüz nanometrden birnäçe mikrometre çenli bolýar. Galyňlygy ion implantasiýa prosesi wagtynda gözegçilik edilýär.
