Wafer LNOI 8 modfedd (LiNbO3 ar Inswleiddiwr) ar gyfer Modiwlyddion Optegol, Tywysyddion Tonnau, Cylchedau Integredig
Diagram Manwl
Cyflwyniad
Mae wafferi Lithiwm Niobat ar Inswleiddiwr (LNOI) yn ddeunydd arloesol a ddefnyddir mewn amrywiol gymwysiadau optegol ac electronig uwch. Cynhyrchir y wafferi hyn trwy drosglwyddo haen denau o lithiwm niobat (LiNbO₃) ar swbstrad inswleiddio, fel arfer silicon neu ddeunydd addas arall, gan ddefnyddio technegau soffistigedig fel mewnblannu ïonau a bondio wafferi. Mae gan dechnoleg LNOI lawer o debygrwydd â thechnoleg wafferi Silicon ar Inswleiddiwr (SOI) ond mae'n manteisio ar briodweddau optegol unigryw lithiwm niobat, deunydd sy'n adnabyddus am ei nodweddion optegol piezoelectrig, pyroelectrig ac anlinellol.
Mae wafferi LNOI wedi denu sylw sylweddol mewn meysydd fel opteg integredig, telathrebu, a chyfrifiadura cwantwm oherwydd eu perfformiad uwch mewn cymwysiadau amledd uchel a chyflymder uchel. Cynhyrchir y wafferi gan ddefnyddio'r dechneg "Smart-cut", sy'n galluogi rheolaeth fanwl gywir dros drwch y ffilm denau lithiwm niobate, gan sicrhau bod y wafferi yn bodloni'r manylebau gofynnol ar gyfer amrywiol gymwysiadau.
Egwyddor
Mae'r broses o greu wafferi LNOI yn dechrau gyda grisial lithiwm niobad swmp. Mae'r grisial yn cael ei fewnblannu gan ïonau, lle mae ïonau heliwm egni uchel yn cael eu cyflwyno i wyneb y grisial lithiwm niobad. Mae'r ïonau hyn yn treiddio'r grisial i ddyfnder penodol ac yn tarfu ar strwythur y grisial, gan greu plân bregus y gellir ei ddefnyddio'n ddiweddarach i wahanu'r grisial yn haenau tenau. Mae egni penodol yr ïonau heliwm yn rheoli dyfnder y mewnblannu, sy'n effeithio'n uniongyrchol ar drwch yr haen lithiwm niobad terfynol.
Ar ôl mewnblannu ïonau, mae'r grisial lithiwm niobad yn cael ei fondio i swbstrad gan ddefnyddio techneg o'r enw bondio wafer. Mae'r broses fondio fel arfer yn defnyddio dull bondio uniongyrchol, lle mae'r ddau arwyneb (y grisial lithiwm niobad sydd wedi'i fewnblannu ag ïonau a'r swbstrad) yn cael eu pwyso at ei gilydd o dan dymheredd a phwysau uchel i greu bond cryf. Mewn rhai achosion, gellir defnyddio deunydd gludiog fel bensocyclobutene (BCB) ar gyfer cefnogaeth ychwanegol.
Ar ôl bondio, mae'r wafer yn mynd trwy broses anelio i atgyweirio unrhyw ddifrod a achosir gan fewnblannu'r ïon ac i wella'r bond rhwng yr haenau. Mae'r broses anelio hefyd yn helpu'r haen denau lithiwm niobate i ddatgysylltu oddi wrth y grisial gwreiddiol, gan adael haen denau o ansawdd uchel o lithiwm niobate y gellir ei defnyddio ar gyfer cynhyrchu dyfeisiau.
Manylebau
Nodweddir wafferi LNOI gan sawl manyleb bwysig sy'n sicrhau eu bod yn addas ar gyfer cymwysiadau perfformiad uchel. Mae'r rhain yn cynnwys:
Manylebau Deunydd
| Deunydd | Manylebau |
| Deunydd | Homogenaidd: LiNbO3 |
| Ansawdd Deunydd | Swigod neu gynhwysiadau <100μm |
| Cyfeiriadedd | Toriad-Y ±0.2° |
| Dwysedd | 4.65 g/cm³ |
| Tymheredd Curie | 1142 ±1°C |
| Tryloywder | >95% yn yr ystod 450-700 nm (trwch 10 mm) |
Manylebau Gweithgynhyrchu
| Paramedr | Manyleb |
| Diamedr | 150 mm ±0.2 mm |
| Trwch | 350 μm ±10 μm |
| Gwastadrwydd | <1.3 μm |
| Amrywiad Trwch Cyfanswm (TTV) | Ystof <70 μm @ wafer 150 mm |
| Amrywiad Trwch Lleol (LTV) | <70 μm @ wafer 150 mm |
| Garwedd | Rq ≤0.5 nm (gwerth RMS AFM) |
| Ansawdd Arwyneb | 40-20 |
| Gronynnau (Na ellir eu tynnu) | 100-200 μm ≤3 gronynnau |
| Sglodion | <300 μm (wafer llawn, dim parth gwaharddedig) |
| Craciau | Dim craciau (wafer llawn) |
| Halogiad | Dim staeniau na ellir eu tynnu (wafer llawn) |
| Paraleliaeth | <30 eiliad arc |
| Plân Cyfeirio Cyfeiriadedd (echelin-X) | 47 ±2 mm |
Cymwysiadau
Defnyddir wafferi LNOI mewn ystod eang o gymwysiadau oherwydd eu priodweddau unigryw, yn enwedig ym meysydd ffotonig, telathrebu, a thechnolegau cwantwm. Mae rhai o'r cymwysiadau allweddol yn cynnwys:
Opteg Integredig:Defnyddir wafferi LNOI yn helaeth mewn cylchedau optegol integredig, lle maent yn galluogi dyfeisiau ffotonig perfformiad uchel fel modiwleidyddion, tywyswyr tonnau, ac atseinyddion. Mae priodweddau optegol anlinellol uchel lithiwm niobate yn ei wneud yn ddewis ardderchog ar gyfer cymwysiadau sy'n gofyn am drin golau effeithlon.
Telathrebu:Defnyddir wafferi LNOI mewn modiwleidyddion optegol, sy'n gydrannau hanfodol mewn systemau cyfathrebu cyflym, gan gynnwys rhwydweithiau ffibr optig. Mae'r gallu i fodiwleiddio golau ar amleddau uchel yn gwneud wafferi LNOI yn ddelfrydol ar gyfer systemau telathrebu modern.
Cyfrifiadura Cwantwm:Mewn technolegau cwantwm, defnyddir wafferi LNOI i gynhyrchu cydrannau ar gyfer cyfrifiaduron cwantwm a systemau cyfathrebu cwantwm. Mae priodweddau optegol anlinellol LNOI yn cael eu defnyddio i greu parau ffotonau cymhleth, sy'n hanfodol ar gyfer dosbarthu allweddi cwantwm a chryptograffeg cwantwm.
Synwyryddion:Defnyddir wafferi LNOI mewn amrywiol gymwysiadau synhwyro, gan gynnwys synwyryddion optegol ac acwstig. Mae eu gallu i ryngweithio â golau a sain yn eu gwneud yn amlbwrpas ar gyfer gwahanol fathau o dechnolegau synhwyro.
Cwestiynau Cyffredin
Q:Beth yw technoleg LNOI?
Mae technoleg A:LNOI yn cynnwys trosglwyddo ffilm denau o lithiwm niobât ar swbstrad inswleiddio, silicon fel arfer. Mae'r dechnoleg hon yn manteisio ar briodweddau unigryw lithiwm niobât, megis ei nodweddion optegol anlinellol uchel, piezoelectricity, a pyrothrydancity, gan ei gwneud yn ddelfrydol ar gyfer opteg integredig a thelathrebu.
Q:Beth yw'r gwahaniaeth rhwng wafferi LNOI a SOI?
A: Mae wafferi LNOI a SOI ill dau yn debyg gan eu bod yn cynnwys haen denau o ddeunydd wedi'i bondio i swbstrad. Fodd bynnag, mae wafferi LNOI yn defnyddio lithiwm niobate fel y deunydd ffilm denau, tra bod wafferi SOI yn defnyddio silicon. Y gwahaniaeth allweddol yw priodweddau'r deunydd ffilm denau, gyda LNOI yn cynnig priodweddau optegol a piezoelectrig uwchraddol.
Q:Beth yw manteision defnyddio wafferi LNOI?
A: Mae prif fanteision wafferi LNOI yn cynnwys eu priodweddau optegol rhagorol, megis cyfernodau optegol anlinellol uchel, a'u cryfder mecanyddol. Mae'r nodweddion hyn yn gwneud wafferi LNOI yn ddelfrydol i'w defnyddio mewn cymwysiadau cyflymder uchel, amledd uchel, a chwantwm.
Q:A ellir defnyddio wafferi LNOI ar gyfer cymwysiadau cwantwm?
A: Ydy, defnyddir wafferi LNOI yn helaeth mewn technolegau cwantwm oherwydd eu gallu i gynhyrchu parau ffotonau wedi'u clymu a'u cydnawsedd â ffotonig integredig. Mae'r priodweddau hyn yn hanfodol ar gyfer cymwysiadau mewn cyfrifiadura cwantwm, cyfathrebu a chryptograffeg.
Q:Beth yw trwch nodweddiadol ffilmiau LNOI?
A:Mae ffilmiau LNOI fel arfer yn amrywio o ychydig gannoedd o nanometrau i sawl micrometr o ran trwch, yn dibynnu ar y cymhwysiad penodol. Rheolir y trwch yn ystod y broses mewnblannu ïonau.
