8inch LNOI (LiNbO3 on Insulator) Wafer para sa Optical Modulators Waveguides Integrated Circuits
Detalyadong Diagram
Panimula
Ang Lithium Niobate on Insulator (LNOI) wafers ay isang cutting-edge na materyal na ginagamit sa iba't ibang advanced na optical at electronic application. Ginagawa ang mga wafer na ito sa pamamagitan ng paglilipat ng manipis na layer ng lithium niobate (LiNbO₃) papunta sa isang insulating substrate, karaniwang silicon o iba pang angkop na materyal, gamit ang mga sopistikadong pamamaraan tulad ng ion implantation at wafer bonding. Ang teknolohiya ng LNOI ay may maraming pagkakatulad sa teknolohiya ng Silicon on Insulator (SOI) na wafer ngunit sinasamantala ang mga natatanging optical na katangian ng lithium niobate, isang materyal na kilala sa piezoelectric, pyroelectric, at nonlinear optical na katangian nito.
Ang mga wafer ng LNOI ay nakakuha ng makabuluhang atensyon sa mga larangan tulad ng pinagsama-samang optika, telekomunikasyon, at quantum computing dahil sa kanilang mahusay na pagganap sa mga high-frequency at high-speed na aplikasyon. Ang mga wafer ay ginawa gamit ang "Smart-cut" na pamamaraan, na nagbibigay-daan sa tumpak na kontrol sa kapal ng lithium niobate thin film, na tinitiyak na ang mga wafer ay nakakatugon sa mga kinakailangang detalye para sa iba't ibang mga aplikasyon.
Prinsipyo
Ang proseso ng paglikha ng LNOI wafers ay nagsisimula sa isang bulk lithium niobate crystal. Ang kristal ay sumasailalim sa ion implantation, kung saan ang mga high-energy helium ions ay ipinapasok sa ibabaw ng lithium niobate crystal. Ang mga ion na ito ay tumagos sa kristal sa isang tiyak na lalim at nakakagambala sa istraktura ng kristal, na lumilikha ng isang marupok na eroplano na maaaring magamit sa ibang pagkakataon upang paghiwalayin ang kristal sa manipis na mga layer. Kinokontrol ng partikular na enerhiya ng mga helium ions ang lalim ng pagtatanim, na direktang nakakaapekto sa kapal ng panghuling lithium niobate layer.
Pagkatapos ng ion implantation, ang lithium niobate crystal ay idinidikit sa isang substrate gamit ang isang pamamaraan na tinatawag na wafer bonding. Ang proseso ng pagbubuklod ay karaniwang gumagamit ng isang direktang paraan ng pagbubuklod, kung saan ang dalawang ibabaw (ang ion-implanted lithium niobate crystal at ang substrate) ay pinagsasama sa ilalim ng mataas na temperatura at presyon upang lumikha ng isang malakas na bono. Sa ilang mga kaso, maaaring gumamit ng pandikit na materyal tulad ng benzocyclobutene (BCB) para sa karagdagang suporta.
Kasunod ng pagbubuklod, ang wafer ay sumasailalim sa isang proseso ng pagsusubo upang ayusin ang anumang pinsala na dulot ng pagtatanim ng ion at upang mapahusay ang bono sa pagitan ng mga layer. Tinutulungan din ng proseso ng pagsusubo ang manipis na layer ng lithium niobate na kumalas mula sa orihinal na kristal, na nag-iiwan ng manipis at mataas na kalidad na layer ng lithium niobate na maaaring magamit para sa paggawa ng device.
Mga pagtutukoy
Ang mga wafer ng LNOI ay nailalarawan sa pamamagitan ng ilang mahahalagang detalye na nagsisiguro ng pagiging angkop ng mga ito para sa mga application na may mataas na pagganap. Kabilang dito ang:
Mga Pagtutukoy ng Materyalang
| angMateryalang | angMga pagtutukoyang |
| materyal | Homogeneous: LiNbO3 |
| Kalidad ng Materyal | Mga bula o pagsasama <100μm |
| Oryentasyon | Y-cut ±0.2° |
| Densidad | 4.65 g/cm³ |
| Temperatura ng Curie | 1142 ±1°C |
| Transparency | >95% sa hanay ng 450-700 nm (10 mm kapal) |
Mga Pagtutukoy sa Paggawaang
| angParameterang | angPagtutukoyang |
| diameter | 150 mm ±0.2 mm |
| kapal | 350 μm ±10 μm |
| pagiging patag | <1.3 μm |
| Kabuuang Pagbabago ng Kapal (TTV) | Warp <70 μm @ 150 mm wafer |
| Lokal na Pagkakaiba-iba ng Kapal (LTV) | <70 μm @ 150 mm wafer |
| Kagaspangan | Rq ≤0.5 nm (AFM RMS value) |
| Kalidad ng Ibabaw | 40-20 |
| Mga Particle (Hindi naaalis) | 100-200 μm ≤3 particle |
| Mga chips | <300 μm (buong wafer, walang exclusion zone) |
| Mga bitak | Walang mga bitak (buong wafer) |
| Kontaminasyon | Walang hindi matatanggal na mantsa (buong wafer) |
| Paralelismo | <30 arcsecond |
| Orientation Reference Plane (X-axis) | 47 ±2 mm |
Mga aplikasyon
Ang mga wafer ng LNOI ay ginagamit sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon dahil sa kanilang mga natatanging katangian, lalo na sa larangan ng photonics, telekomunikasyon, at mga teknolohiyang quantum. Ang ilan sa mga pangunahing aplikasyon ay kinabibilangan ng:
Pinagsamang Optika:Ang mga wafer ng LNOI ay malawakang ginagamit sa mga integrated optical circuit, kung saan pinapagana nila ang mga high-performance na photonic device gaya ng mga modulator, waveguides, at resonator. Ang mataas na nonlinear optical properties ng lithium niobate ay ginagawa itong isang mahusay na pagpipilian para sa mga application na nangangailangan ng mahusay na pagmamanipula ng liwanag.
Telekomunikasyon:Ginagamit ang mga wafer ng LNOI sa mga optical modulator, na mga mahahalagang bahagi sa mga high-speed na sistema ng komunikasyon, kabilang ang mga fiber optic network. Ang kakayahang mag-modulate ng liwanag sa matataas na frequency ay ginagawang perpekto ang mga wafer ng LNOI para sa mga modernong sistema ng telekomunikasyon.
Quantum Computing:Sa mga teknolohiyang quantum, ang mga wafer ng LNOI ay ginagamit upang gumawa ng mga bahagi para sa mga quantum computer at quantum communication system. Ang mga nonlinear na optical na katangian ng LNOI ay ginagamit upang lumikha ng gusot na mga pares ng photon, na kritikal para sa pamamahagi ng quantum key at quantum cryptography.
Mga sensor:Ang mga LNOI wafer ay ginagamit sa iba't ibang sensing application, kabilang ang mga optical at acoustic sensor. Ang kanilang kakayahang makipag-ugnayan sa parehong liwanag at tunog ay ginagawa silang maraming nalalaman para sa iba't ibang uri ng mga teknolohiya ng sensing.
FAQ
Q:Ano ang teknolohiya ng LNOI?
A: Ang teknolohiya ng LNOI ay nagsasangkot ng paglipat ng isang manipis na lithium niobate film papunta sa isang insulating substrate, karaniwang silicon. Ginagamit ng teknolohiyang ito ang mga natatanging katangian ng lithium niobate, tulad ng mataas na nonlinear optical na katangian nito, piezoelectricity, at pyroelectricity, na ginagawa itong perpekto para sa pinagsamang optika at telekomunikasyon.
Q:Ano ang pagkakaiba ng LNOI at SOI wafers?
A: Ang mga wafer ng LNOI at SOI ay magkatulad dahil binubuo ang mga ito ng manipis na layer ng materyal na nakadikit sa isang substrate. Gayunpaman, ang mga wafer ng LNOI ay gumagamit ng lithium niobate bilang manipis na materyal ng pelikula, habang ang mga wafer ng SOI ay gumagamit ng silikon. Ang pangunahing pagkakaiba ay nakasalalay sa mga katangian ng manipis na materyal ng pelikula, na may LNOI na nag-aalok ng higit na mahusay na optical at piezoelectric na mga katangian.
Q:Ano ang mga pakinabang ng paggamit ng LNOI wafers?
A: Ang mga pangunahing bentahe ng LNOI wafers ay kinabibilangan ng kanilang mahusay na optical properties, tulad ng mataas na nonlinear optical coefficients, at ang kanilang mekanikal na lakas. Ang mga katangiang ito ay ginagawang perpekto ang mga wafer ng LNOI para gamitin sa mga high-speed, high-frequency, at quantum application.
Q:Maaari bang gamitin ang mga wafer ng LNOI para sa mga quantum application?
A:Oo, ang mga wafer ng LNOI ay malawakang ginagamit sa mga teknolohiyang quantum dahil sa kanilang kakayahang makabuo ng mga magkasalubong na pares ng photon at ang kanilang pagiging tugma sa pinagsamang photonics. Ang mga katangiang ito ay mahalaga para sa mga aplikasyon sa quantum computing, komunikasyon, at cryptography.
Q:Ano ang karaniwang kapal ng mga pelikulang LNOI?
A: Ang mga pelikulang LNOI ay karaniwang may kapal mula sa ilang daang nanometer hanggang ilang micrometer ang kapal, depende sa partikular na aplikasyon. Ang kapal ay kinokontrol sa panahon ng proseso ng pagtatanim ng ion.
