8-цалевая пласціна LNOI (LiNbO3 на ізалятары) для аптычных мадулятараў, хваляводаў і інтэгральных схем
Падрабязная дыяграма
Уводзіны
Пласціны ніабата літыя на ізалятары (LNOI) — гэта перадавы матэрыял, які выкарыстоўваецца ў розных перадавых аптычных і электронных прымяненнях. Гэтыя пласціны вырабляюцца шляхам пераносу тонкага пласта ніабата літыя (LiNbO₃) на ізаляцыйную падкладку, звычайна крэмній або іншы прыдатны матэрыял, з выкарыстаннем складаных метадаў, такіх як іённая імплантацыя і злучэнне пласцін. Тэхналогія LNOI мае шмат агульнага з тэхналогіяй пласцін крэмній на ізалятары (SOI), але выкарыстоўвае унікальныя аптычныя ўласцівасці ніабата літыя, матэрыялу, вядомага сваімі п'езаэлектрычнымі, піраэлектрычнымі і нелінейнымі аптычнымі характарыстыкамі.
Пласціны LNOI прыцягнулі значную ўвагу ў такіх галінах, як інтэграваная оптыка, тэлекамунікацыі і квантавыя вылічэнні, дзякуючы сваёй выдатнай прадукцыйнасці ў высокачастотных і хуткасных прыкладаннях. Пласціны вырабляюцца з выкарыстаннем тэхнікі "Smart-cut", якая дазваляе дакладна кантраляваць таўшчыню тонкай плёнкі ніабата літыя, гарантуючы, што пласціны адпавядаюць неабходным спецыфікацыям для розных ужыванняў.
Прынцып
Працэс стварэння пласцін LNOI пачынаецца з аб'ёмнага крышталя ніабата літыя. Крышталь падвяргаецца іённай імплантацыі, падчас якой высокаэнергетычныя іоны гелію ўводзяцца ў паверхню крышталя ніабата літыя. Гэтыя іоны пранікаюць у крышталь на пэўную глыбіню і парушаюць крышталічную структуру, ствараючы далікатную плоскасць, якую пазней можна выкарыстоўваць для падзелу крышталя на тонкія пласты. Удзельная энергія іонаў гелію кантралюе глыбіню імплантацыі, што непасрэдна ўплывае на таўшчыню канчатковага пласта ніабата літыя.
Пасля іённай імплантацыі крышталь ніабата літыя злучаецца з падкладкай з дапамогай тэхнікі, якая называецца пласцінным злучэннем. Працэс злучэння звычайна выкарыстоўвае метад прамога злучэння, пры якім дзве паверхні (іённа-імплантаваны крышталь ніабата літыя і падкладка) прыціскаюцца адна да адной пад высокай тэмпературай і ціскам для стварэння трывалага злучэння. У некаторых выпадках для дадатковай падтрымкі можа выкарыстоўвацца клеючы матэрыял, такі як бензацыклабутылен (BCB).
Пасля злучэння пласціна праходзіць працэс адпалу, каб выправіць любыя пашкоджанні, выкліканыя іённай імплантацыяй, і палепшыць сувязь паміж пластамі. Працэс адпалу таксама дапамагае тонкаму пласту ніабата літыя аддзяліцца ад зыходнага крышталя, пакідаючы пасля сябе тонкі, высакаякасны пласт ніабата літыя, які можна выкарыстоўваць для вырабу прылад.
Тэхнічныя характарыстыкі
Пласціны LNOI характарызуюцца некалькімі важнымі характарыстыкамі, якія забяспечваюць іх прыдатнасць для высокапрадукцыйных прыкладанняў. Да іх адносяцца:
Тэхнічныя характарыстыкі матэрыялаў
| Матэрыял | Тэхнічныя характарыстыкі |
| Матэрыял | Аднастайны: LiNbO3 |
| Якасць матэрыялу | Бурбалкі або ўключэнні <100 мкм |
| Арыентацыя | Y-разрэз ±0,2° |
| Шчыльнасць | 4,65 г/см³ |
| Тэмпература Кюры | 1142 ±1°C |
| Празрыстасць | >95% у дыяпазоне 450-700 нм (таўшчыня 10 мм) |
Вытворчыя спецыфікацыі
| Параметр | Спецыфікацыя |
| Дыяметр | 150 мм ±0,2 мм |
| Таўшчыня | 350 мкм ±10 мкм |
| Плоскасць | <1,3 мкм |
| Агульная варыяцыя таўшчыні (TTV) | Дэфармацыя <70 мкм пры 150-мм пласціне |
| Лакальная варыяцыя таўшчыні (LTV) | <70 мкм на пласціне 150 мм |
| Шурпатасць | Rq ≤0,5 нм (значэнне RMS АСМ) |
| Якасць паверхні | 40-20 |
| Часціцы (невыдаляльныя) | 100-200 мкм ≤3 часціцы |
| Чыпсы | <300 мкм (поўная пласціна, без зоны выключэння) |
| Расколіны | Няма расколін (цалкам пракладзеная пласціна) |
| Забруджванне | Няма невыдаляльных плям (цалкам пакрытыя вафлі) |
| Паралелізм | <30 кутніх секунд |
| Арыентацыя апорнай плоскасці (вось X) | 47 ±2 мм |
Прыкладанні
Пласціны LNOI выкарыстоўваюцца ў шырокім дыяпазоне прымянення дзякуючы сваім унікальным уласцівасцям, асабліва ў галіне фатонікі, тэлекамунікацый і квантавых тэхналогій. Некаторыя з ключавых прымяненняў ўключаюць:
Інтэграваная оптыка:Пласціны LNOI шырока выкарыстоўваюцца ў інтэгральных аптычных схемах, дзе яны дазваляюць ствараць высокапрадукцыйныя фатоннічныя прылады, такія як мадулятары, хваляводы і рэзанатары. Высокія нелінейныя аптычныя ўласцівасці ніабата літыя робяць яго выдатным выбарам для прымянення, якія патрабуюць эфектыўнай маніпуляцыі святлом.
Тэлекамунікацыі:Пласціны LNOI выкарыстоўваюцца ў аптычных мадулятарах, якія з'яўляюцца важнымі кампанентамі высакахуткасных сістэм сувязі, у тым ліку валаконна-аптычных сетак. Здольнасць мадуляваць святло на высокіх частотах робіць пласціны LNOI ідэальнымі для сучасных тэлекамунікацыйных сістэм.
Квантавыя вылічэнні:У квантавых тэхналогіях пласціны LNOI выкарыстоўваюцца для вырабу кампанентаў для квантавых кампутараў і квантавых сістэм сувязі. Нелінейныя аптычныя ўласцівасці LNOI выкарыстоўваюцца для стварэння заблытаных пар фатонаў, якія маюць вырашальнае значэнне для размеркавання квантавых ключоў і квантавай крыптаграфіі.
Датчыкі:Пласціны LNOI выкарыстоўваюцца ў розных сэнсарных прыладах, у тым ліку ў аптычных і акустычных датчыках. Іх здольнасць узаемадзейнічаць як са святлом, так і з гукам робіць іх універсальнымі для розных тыпаў сэнсарных тэхналогій.
Часта задаваныя пытанні
Q:Што такое тэхналогія LNOI?
Тэхналогія LNOI прадугледжвае перанос тонкай плёнкі ніабата літыя на ізаляцыйную падкладку, звычайна крэмній. Гэтая тэхналогія выкарыстоўвае унікальныя ўласцівасці ніабата літыя, такія як яго высокія нелінейныя аптычныя характарыстыкі, п'езаэлектрычнасць і піраэлектрычнасць, што робіць яго ідэальным для інтэграванай оптыкі і тэлекамунікацый.
Q:У чым розніца паміж пласцінамі LNOI і SOI?
A: Пласціны LNOI і SOI падобныя тым, што складаюцца з тонкага пласта матэрыялу, злучанага з падкладкай. Аднак у якасці тонкаплёнкавага матэрыялу ў пласцінах LNOI выкарыстоўваецца ніабат літыя, а ў пласцінах SOI — крэмній. Асноўнае адрозненне заключаецца ва ўласцівасцях тонкаплёнкавага матэрыялу, прычым LNOI валодае выдатнымі аптычнымі і п'езаэлектрычнымі ўласцівасцямі.
Q:Якія перавагі выкарыстання пласцін LNOI?
A: Асноўнымі перавагамі пласцін LNOI з'яўляюцца іх выдатныя аптычныя ўласцівасці, такія як высокія нелінейныя аптычныя каэфіцыенты, і механічная трываласць. Гэтыя характарыстыкі робяць пласціны LNOI ідэальнымі для выкарыстання ў высакахуткасных, высокачастотных і квантавых прымяненнях.
Q:Ці можна выкарыстоўваць пласціны LNOI для квантавых прымяненняў?
A: Так, пласціны LNOI шырока выкарыстоўваюцца ў квантавых тэхналогіях дзякуючы іх здольнасці генераваць заблытаныя пары фатонаў і сумяшчальнасці з інтэграванай фатонікай. Гэтыя ўласцівасці маюць вырашальнае значэнне для прымянення ў квантавых вылічэннях, сувязі і крыптаграфіі.
Q:Якая тыповая таўшчыня плёнак LNOI?
Таўшчыня плёнак A:LNOI звычайна складае ад некалькіх сотняў нанаметраў да некалькіх мікраметраў у залежнасці ад канкрэтнага прымянення. Таўшчыня кантралюецца падчас працэсу іённай імплантацыі.
