ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్లు, వేవ్‌గైడ్‌లు, ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌ల కోసం 8 అంగుళాల LNOI (LiNbO3 ఆన్ ఇన్సులేటర్) వేఫర్
వివరణాత్మక రేఖాచిత్రం
పరిచయం
లిథియం నియోబేట్ ఆన్ ఇన్సులేటర్ (LNOI) వేఫర్‌లు వివిధ అధునాతన ఆప్టికల్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ అప్లికేషన్‌లలో ఉపయోగించే అత్యాధునిక పదార్థం. ఈ వేఫర్‌లను అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ మరియు వేఫర్ బాండింగ్ వంటి అధునాతన పద్ధతులను ఉపయోగించి, లిథియం నియోబేట్ (LiNbO₃) యొక్క పలుచని పొరను ఇన్సులేటింగ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పైకి, సాధారణంగా సిలికాన్ లేదా మరొక తగిన పదార్థంపైకి బదిలీ చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తారు. LNOI టెక్నాలజీ సిలికాన్ ఆన్ ఇన్సులేటర్ (SOI) వేఫర్ టెక్నాలజీతో అనేక సారూప్యతలను పంచుకుంటుంది, అయితే లిథియం నియోబేట్ యొక్క ప్రత్యేకమైన ఆప్టికల్ లక్షణాలను సద్వినియోగం చేసుకుంటుంది, ఇది పైజోఎలెక్ట్రిక్, పైరోఎలెక్ట్రిక్ మరియు నాన్ లీనియర్ ఆప్టికల్ లక్షణాలకు ప్రసిద్ధి చెందిన పదార్థం.
అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు అధిక-వేగ అనువర్తనాల్లో అత్యుత్తమ పనితీరు కారణంగా LNOI వేఫర్‌లు ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్, టెలికమ్యూనికేషన్స్ మరియు క్వాంటం కంప్యూటింగ్ వంటి రంగాలలో గణనీయమైన దృష్టిని ఆకర్షించాయి. లిథియం నియోబేట్ సన్నని ఫిల్మ్ యొక్క మందంపై ఖచ్చితమైన నియంత్రణను అనుమతించే "స్మార్ట్-కట్" సాంకేతికతను ఉపయోగించి వేఫర్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తారు, ఇది వివిధ అనువర్తనాలకు అవసరమైన స్పెసిఫికేషన్‌లను వేఫర్‌లు తీరుస్తుందని నిర్ధారిస్తుంది.
సూత్రం
LNOI వేఫర్‌లను సృష్టించే ప్రక్రియ బల్క్ లిథియం నియోబేట్ క్రిస్టల్‌తో ప్రారంభమవుతుంది. క్రిస్టల్ అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్‌కు లోనవుతుంది, ఇక్కడ అధిక శక్తి గల హీలియం అయాన్‌లను లిథియం నియోబేట్ క్రిస్టల్ ఉపరితలంపైకి ప్రవేశపెడతారు. ఈ అయాన్లు క్రిస్టల్‌లోకి ఒక నిర్దిష్ట లోతు వరకు చొచ్చుకుపోయి క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని దెబ్బతీస్తాయి, తరువాత క్రిస్టల్‌ను సన్నని పొరలుగా వేరు చేయడానికి ఉపయోగించే ఒక పెళుసైన ప్లేన్‌ను సృష్టిస్తాయి. హీలియం అయాన్ల యొక్క నిర్దిష్ట శక్తి ఇంప్లాంటేషన్ యొక్క లోతును నియంత్రిస్తుంది, ఇది చివరి లిథియం నియోబేట్ పొర యొక్క మందాన్ని నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది.
అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ తర్వాత, లిథియం నియోబేట్ క్రిస్టల్‌ను వేఫర్ బాండింగ్ అనే టెక్నిక్ ఉపయోగించి ఒక సబ్‌స్ట్రేట్‌కు బంధిస్తారు. ఈ బంధన ప్రక్రియ సాధారణంగా ప్రత్యక్ష బంధన పద్ధతిని ఉపయోగిస్తుంది, ఇక్కడ రెండు ఉపరితలాలు (అయాన్-ఇంప్లాంట్ చేయబడిన లిథియం నియోబేట్ క్రిస్టల్ మరియు సబ్‌స్ట్రేట్) అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం కింద కలిసి నొక్కి బలమైన బంధాన్ని సృష్టిస్తాయి. కొన్ని సందర్భాల్లో, అదనపు మద్దతు కోసం బెంజోసైక్లోబ్యూటిన్ (BCB) వంటి అంటుకునే పదార్థాన్ని ఉపయోగించవచ్చు.
బంధం తరువాత, అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ వల్ల కలిగే ఏదైనా నష్టాన్ని సరిచేయడానికి మరియు పొరల మధ్య బంధాన్ని పెంచడానికి వేఫర్ ఒక ఎనియలింగ్ ప్రక్రియకు లోనవుతుంది. ఎనియలింగ్ ప్రక్రియ సన్నని లిథియం నియోబేట్ పొరను అసలు క్రిస్టల్ నుండి వేరు చేయడానికి సహాయపడుతుంది, ఇది పరికర తయారీకి ఉపయోగించగల సన్నని, అధిక-నాణ్యత గల లిథియం నియోబేట్ పొరను వదిలివేస్తుంది.
లక్షణాలు
LNOI వేఫర్‌లు అధిక-పనితీరు గల అనువర్తనాలకు అనుకూలతను నిర్ధారించే అనేక ముఖ్యమైన స్పెసిఫికేషన్‌ల ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. వీటిలో ఇవి ఉన్నాయి:
మెటీరియల్ స్పెసిఫికేషన్లు
| పదార్థం | స్పెసిఫికేషన్లు |
| మెటీరియల్ | సజాతీయ: LiNbO3 |
| మెటీరియల్ నాణ్యత | బుడగలు లేదా చేరికలు <100μm |
| దిశానిర్దేశం | Y-కట్ ±0.2° |
| సాంద్రత | 4.65 గ్రా/సెం.మీ³ |
| క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత | 1142 ±1°C ఉష్ణోగ్రత |
| పారదర్శకత | 450-700 nm పరిధిలో >95% (10 mm మందం) |
తయారీ లక్షణాలు
| పరామితి | స్పెసిఫికేషన్ |
| వ్యాసం | 150 మిమీ ± 0.2 మిమీ |
| మందం | 350 μm ±10 μm |
| చదునుగా ఉండటం | <1.3 μm |
| మొత్తం మందం వైవిధ్యం (TTV) | వార్ప్ <70 μm @ 150 mm వేఫర్ |
| స్థానిక మందం వైవిధ్యం (LTV) | 150 మిమీ వేఫర్‌లో <70 μm |
| కరుకుదనం | Rq ≤0.5 nm (AFM RMS విలువ) |
| ఉపరితల నాణ్యత | 40-20 |
| కణాలు (తొలగించలేనివి) | 100-200 μm ≤3 కణాలు |
| చిప్స్ | <300 μm (పూర్తి పొర, మినహాయింపు జోన్ లేదు) |
| పగుళ్లు | పగుళ్లు లేవు (పూర్తి వేఫర్) |
| కాలుష్యం | తొలగించలేని మరకలు లేవు (పూర్తి వేఫర్) |
| సమాంతరత | <30 ఆర్క్ సెకన్లు |
| దిశ సూచన తలం (X-అక్షం) | 47 ±2 మి.మీ |
అప్లికేషన్లు
LNOI వేఫర్‌లను వాటి ప్రత్యేక లక్షణాల కారణంగా విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాల్లో ఉపయోగిస్తారు, ముఖ్యంగా ఫోటోనిక్స్, టెలికమ్యూనికేషన్స్ మరియు క్వాంటం టెక్నాలజీల రంగాలలో. కొన్ని ముఖ్యమైన అనువర్తనాలు:
ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్:LNOI వేఫర్‌లను ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టికల్ సర్క్యూట్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు, ఇక్కడ అవి మాడ్యులేటర్లు, వేవ్‌గైడ్‌లు మరియు రెసొనేటర్‌ల వంటి అధిక-పనితీరు గల ఫోటోనిక్ పరికరాలను ప్రారంభిస్తాయి. లిథియం నియోబేట్ యొక్క అధిక నాన్-లీనియర్ ఆప్టికల్ లక్షణాలు సమర్థవంతమైన కాంతి మానిప్యులేషన్ అవసరమయ్యే అనువర్తనాలకు దీనిని అద్భుతమైన ఎంపికగా చేస్తాయి.
టెలికమ్యూనికేషన్స్:LNOI వేఫర్‌లను ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్లలో ఉపయోగిస్తారు, ఇవి ఫైబర్ ఆప్టిక్ నెట్‌వర్క్‌లతో సహా హై-స్పీడ్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లలో ముఖ్యమైన భాగాలు. అధిక పౌనఃపున్యాల వద్ద కాంతిని మాడ్యులేట్ చేయగల సామర్థ్యం LNOI వేఫర్‌లను ఆధునిక టెలికమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలకు అనువైనదిగా చేస్తుంది.
క్వాంటం కంప్యూటింగ్:క్వాంటం టెక్నాలజీలలో, LNOI వేఫర్‌లను క్వాంటం కంప్యూటర్లు మరియు క్వాంటం కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌ల కోసం భాగాలను రూపొందించడానికి ఉపయోగిస్తారు. LNOI యొక్క నాన్ లీనియర్ ఆప్టికల్ లక్షణాలు చిక్కుకున్న ఫోటాన్ జతలను సృష్టించడానికి ఉపయోగించబడతాయి, ఇవి క్వాంటం కీ పంపిణీ మరియు క్వాంటం క్రిప్టోగ్రఫీకి కీలకం.
సెన్సార్లు:LNOI వేఫర్‌లను ఆప్టికల్ మరియు అకౌస్టిక్ సెన్సార్‌లతో సహా వివిధ సెన్సింగ్ అప్లికేషన్‌లలో ఉపయోగిస్తారు. కాంతి మరియు ధ్వని రెండింటితోనూ సంకర్షణ చెందగల వాటి సామర్థ్యం వాటిని వివిధ రకాల సెన్సింగ్ టెక్నాలజీలకు బహుముఖంగా చేస్తుంది.
ఎఫ్ ఎ క్యూ
Q:LNOI టెక్నాలజీ అంటే ఏమిటి?
A:LNOI టెక్నాలజీలో సన్నని లిథియం నియోబేట్ ఫిల్మ్‌ను ఇన్సులేటింగ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పైకి, సాధారణంగా సిలికాన్‌పైకి బదిలీ చేయడం జరుగుతుంది. ఈ టెక్నాలజీ లిథియం నియోబేట్ యొక్క అధిక నాన్‌లీనియర్ ఆప్టికల్ లక్షణాలు, పైజోఎలెక్ట్రిసిటీ మరియు పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ వంటి ప్రత్యేక లక్షణాలను ప్రభావితం చేస్తుంది, ఇది ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ మరియు టెలికమ్యూనికేషన్‌లకు అనువైనదిగా చేస్తుంది.
Q:LNOI మరియు SOI వేఫర్‌ల మధ్య తేడా ఏమిటి?
A:LNOI మరియు SOI వేఫర్‌లు రెండూ ఒకేలా ఉంటాయి, అవి ఒక ఉపరితలంతో బంధించబడిన పదార్థపు పలుచని పొరను కలిగి ఉంటాయి. అయితే, LNOI వేఫర్‌లు లిథియం నియోబేట్‌ను సన్నని ఫిల్మ్ పదార్థంగా ఉపయోగిస్తాయి, అయితే SOI వేఫర్‌లు సిలికాన్‌ను ఉపయోగిస్తాయి. ముఖ్యమైన వ్యత్యాసం సన్నని ఫిల్మ్ పదార్థం యొక్క లక్షణాలలో ఉంది, LNOI ఉన్నతమైన ఆప్టికల్ మరియు పైజోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలను అందిస్తుంది.
Q:LNOI వేఫర్‌లను ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు ఏమిటి?
A:LNOI వేఫర్‌ల యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాల్లో అధిక నాన్‌లీనియర్ ఆప్టికల్ కోఎఫీషియంట్స్ వంటి వాటి అద్భుతమైన ఆప్టికల్ లక్షణాలు మరియు వాటి యాంత్రిక బలం ఉన్నాయి. ఈ లక్షణాలు LNOI వేఫర్‌లను హై-స్పీడ్, హై-ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు క్వాంటం అప్లికేషన్‌లలో ఉపయోగించడానికి అనువైనవిగా చేస్తాయి.
Q:క్వాంటం అప్లికేషన్లకు LNOI వేఫర్‌లను ఉపయోగించవచ్చా?
A:అవును, చిక్కుకున్న ఫోటాన్ జతలను ఉత్పత్తి చేయగల సామర్థ్యం మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటోనిక్స్‌తో వాటి అనుకూలత కారణంగా LNOI వేఫర్‌లను క్వాంటం టెక్నాలజీలలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. క్వాంటం కంప్యూటింగ్, కమ్యూనికేషన్ మరియు క్రిప్టోగ్రఫీలో అనువర్తనాలకు ఈ లక్షణాలు చాలా ముఖ్యమైనవి.
Q:LNOI ఫిల్మ్‌ల సాధారణ మందం ఎంత?
A:LNOI ఫిల్మ్‌లు సాధారణంగా నిర్దిష్ట అప్లికేషన్‌ను బట్టి కొన్ని వందల నానోమీటర్ల నుండి అనేక మైక్రోమీటర్ల మందం వరకు ఉంటాయి. అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ ప్రక్రియ సమయంలో మందం నియంత్రించబడుతుంది.
