8-дюймова пластина LNOI (LiNbO3 на ізоляторі) для оптичних модуляторів, хвилеводів, інтегральних схем
Детальна діаграма
Вступ
Пластини ніобату літію на ізоляторі (LNOI) – це передовий матеріал, який використовується в різних передових оптичних та електронних застосуваннях. Ці пластини виготовляються шляхом перенесення тонкого шару ніобату літію (LiNbO₃) на ізолюючу підкладку, зазвичай кремній або інший відповідний матеріал, з використанням складних методів, таких як іонна імплантація та склеювання пластин. Технологія LNOI має багато спільного з технологією пластин кремнію на ізоляторі (SOI), але використовує унікальні оптичні властивості ніобату літію, матеріалу, відомого своїми п'єзоелектричними, піроелектричними та нелінійними оптичними характеристиками.
Пластини LNOI привернули значну увагу в таких галузях, як інтегральна оптика, телекомунікації та квантові обчислення, завдяки їхній чудовій продуктивності у високочастотних та високошвидкісних застосуваннях. Пластини виготовляються за допомогою технології "Smart-cut", яка дозволяє точно контролювати товщину тонкої плівки ніобату літію, гарантуючи відповідність пластин необхідним специфікаціям для різних застосувань.
Принцип
Процес створення пластин LNOI починається з об'ємного кристала ніобату літію. Кристал піддається іонній імплантації, під час якої високоенергетичні іони гелію вводяться в поверхню кристала ніобату літію. Ці іони проникають у кристал на певну глибину та порушують кристалічну структуру, створюючи крихку площину, яку згодом можна використовувати для розділення кристала на тонкі шари. Питома енергія іонів гелію контролює глибину імплантації, що безпосередньо впливає на товщину кінцевого шару ніобату літію.
Після іонної імплантації кристал ніобату літію з'єднується з підкладкою за допомогою методу, який називається склеюванням пластин. Процес склеювання зазвичай використовує метод прямого склеювання, коли дві поверхні (іонно імплантований кристал ніобату літію та підкладка) притискаються одна до одної під дією високої температури та тиску для створення міцного зв'язку. У деяких випадках для додаткової підтримки може використовуватися клейовий матеріал, такий як бензоциклобутен (BCB).
Після склеювання пластина проходить процес відпалу для відновлення будь-яких пошкоджень, спричинених іонною імплантацією, та для посилення зв'язку між шарами. Процес відпалу також допомагає тонкому шару ніобату літію відокремитися від вихідного кристала, залишаючи тонкий високоякісний шар ніобату літію, який можна використовувати для виготовлення пристроїв.
Специфікації
Пластини LNOI характеризуються кількома важливими характеристиками, які забезпечують їх придатність для високопродуктивних застосувань. До них належать:
Специфікації матеріалів
| Матеріал | Специфікації |
| Матеріал | Однорідний: LiNbO3 |
| Якість матеріалу | Бульбашки або включення <100 мкм |
| Орієнтація | Y-зріз ±0,2° |
| Щільність | 4,65 г/см³ |
| Температура Кюрі | 1142 ±1°C |
| Прозорість | >95% у діапазоні 450-700 нм (товщина 10 мм) |
Виробничі специфікації
| Параметр | Специфікація |
| Діаметр | 150 мм ±0,2 мм |
| Товщина | 350 мкм ±10 мкм |
| Плоскість | <1,3 мкм |
| Загальна варіація товщини (TTV) | Деформація <70 мкм на пластині 150 мм |
| Локальна варіація товщини (LTV) | <70 мкм на пластині 150 мм |
| Шорсткість | Rq ≤0,5 нм (значення RMS АСМ) |
| Якість поверхні | 40-20 |
| Частинки (невидимні) | 100-200 мкм ≤3 частинки |
| Чіпси | <300 мкм (повна пластина, без зони виключення) |
| Тріщини | Без тріщин (повна пластина) |
| Забруднення | Без невивідних плям (повна пластина) |
| Паралелізм | <30 кутових секунд |
| Орієнтаційна площина (вісь X) | 47 ±2 мм |
Застосування
Пластини LNOI використовуються в широкому спектрі застосувань завдяки своїм унікальним властивостям, зокрема в галузях фотоніки, телекомунікацій та квантових технологій. Деякі з ключових застосувань включають:
Інтегрована оптика:Пластини LNOI широко використовуються в інтегральних оптичних схемах, де вони дозволяють створювати високопродуктивні фотонні пристрої, такі як модулятори, хвилеводи та резонатори. Високі нелінійні оптичні властивості ніобату літію роблять його чудовим вибором для застосувань, що потребують ефективного керування світлом.
Телекомунікації:Пластини LNOI використовуються в оптичних модуляторах, які є важливими компонентами високошвидкісних систем зв'язку, включаючи волоконно-оптичні мережі. Здатність модулювати світло на високих частотах робить пластини LNOI ідеальними для сучасних телекомунікаційних систем.
Квантові обчислення:У квантових технологіях пластини LNOI використовуються для виготовлення компонентів квантових комп'ютерів та систем квантового зв'язку. Нелінійні оптичні властивості LNOI використовуються для створення заплутаних пар фотонів, які є критично важливими для розподілу квантових ключів та квантової криптографії.
Датчики:Пластини LNOI використовуються в різних сенсорних застосуваннях, включаючи оптичні та акустичні датчики. Їхня здатність взаємодіяти як зі світлом, так і зі звуком робить їх універсальними для різних типів сенсорних технологій.
Найчастіші запитання
Q:Що таке технологія LNOI?
Технологія LNOI передбачає перенесення тонкої плівки ніобату літію на ізолюючу підкладку, зазвичай кремній. Ця технологія використовує унікальні властивості ніобату літію, такі як його високі нелінійні оптичні характеристики, п'єзоелектричність та піроелектричність, що робить його ідеальним для інтегрованої оптики та телекомунікацій.
Q:Яка різниця між пластинами LNOI та SOI?
A: Пластини як LNOI, так і SOI схожі тим, що складаються з тонкого шару матеріалу, з'єднаного з підкладкою. Однак, пластини LNOI використовують ніобат літію як матеріал тонкої плівки, тоді як пластини SOI використовують кремній. Ключова відмінність полягає у властивостях матеріалу тонкої плівки, причому LNOI пропонує чудові оптичні та п'єзоелектричні властивості.
Q:Які переваги використання пластин LNOI?
A: Основні переваги пластин LNOI включають їхні чудові оптичні властивості, такі як високі нелінійні оптичні коефіцієнти, та їхню механічну міцність. Ці характеристики роблять пластини LNOI ідеальними для використання у високошвидкісних, високочастотних та квантових застосуваннях.
Q:Чи можна використовувати пластини LNOI для квантових застосувань?
В: Так, пластини LNOI широко використовуються в квантових технологіях завдяки своїй здатності генерувати заплутані пари фотонів та сумісності з інтегрованою фотонікою. Ці властивості є вирішальними для застосувань у квантових обчисленнях, зв'язку та криптографії.
Q:Яка типова товщина плівок LNOI?
Товщина плівок A:LNOI зазвичай коливається від кількох сотень нанометрів до кількох мікрометрів, залежно від конкретного застосування. Товщина контролюється під час процесу іонної імплантації.
