థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం టాంటాలేట్ (LTOI) మెటీరియల్ ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ ఫీల్డ్‌లో ఒక ముఖ్యమైన కొత్త శక్తిగా అభివృద్ధి చెందుతోంది. ఈ సంవత్సరం, షాంఘై ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ మైక్రోసిస్టమ్ అండ్ ఇన్ఫర్మేషన్ టెక్నాలజీ నుండి ప్రొఫెసర్ జిన్ ఓయు అందించిన అధిక-నాణ్యత LTOI పొరలు మరియు EPFLలోని ప్రొఫెసర్ కిప్పెన్‌బర్గ్ బృందం అభివృద్ధి చేసిన అధిక-నాణ్యత వేవ్‌గైడ్ ఎచింగ్ ప్రక్రియలతో, LTOI మాడ్యులేటర్‌లపై అనేక ఉన్నత-స్థాయి రచనలు ప్రచురించబడ్డాయి. , స్విట్జర్లాండ్. వారి సహకార ప్రయత్నాలు అద్భుతమైన ఫలితాలను ప్రదర్శించాయి. అదనంగా, ప్రొఫెసర్ లియు లియు నేతృత్వంలోని జెజియాంగ్ విశ్వవిద్యాలయం మరియు ప్రొఫెసర్ లోన్‌కార్ నేతృత్వంలోని హార్వర్డ్ విశ్వవిద్యాలయం నుండి పరిశోధనా బృందాలు కూడా హై-స్పీడ్, హై-స్టెబిలిటీ LTOI మాడ్యులేటర్‌లపై నివేదించాయి.
థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ (LNOI)కి దగ్గరి బంధువుగా, LTOI లిథియం నియోబేట్ యొక్క హై-స్పీడ్ మాడ్యులేషన్ మరియు తక్కువ-నష్ట లక్షణాలను కలిగి ఉంది, అదే సమయంలో తక్కువ ధర, తక్కువ బైర్‌ఫ్రింగెన్స్ మరియు తగ్గిన ఫోటో రిఫ్రాక్టివ్ ఎఫెక్ట్స్ వంటి ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది. రెండు పదార్థాల ప్రధాన లక్షణాల పోలిక క్రింద ప్రదర్శించబడింది.
◆ లిథియం టాంటాలేట్ (LTOI) మరియు లిథియం నియోబేట్ (LNOI) మధ్య సారూప్యతలు
①వక్రీభవన సూచిక:2.12 vs 2.21
సింగిల్-మోడ్ వేవ్‌గైడ్ కొలతలు, బెండింగ్ వ్యాసార్థం మరియు రెండు పదార్థాలపై ఆధారపడిన సాధారణ నిష్క్రియ పరికర పరిమాణాలు చాలా సారూప్యంగా ఉన్నాయని మరియు వాటి ఫైబర్ కలపడం పనితీరు కూడా పోల్చదగినదని ఇది సూచిస్తుంది. మంచి వేవ్‌గైడ్ ఎచింగ్‌తో, రెండు పదార్థాలు చొప్పించే నష్టాన్ని సాధించగలవు<0.1 dB/సెం. EPFL 5.6 dB/m వేవ్‌గైడ్ నష్టాన్ని నివేదించింది.
②ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ కోఎఫీషియంట్:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
మాడ్యులేషన్ సామర్థ్యం రెండు పదార్థాలతో పోల్చదగినది, పాకెల్స్ ప్రభావం ఆధారంగా మాడ్యులేషన్, అధిక బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను అనుమతిస్తుంది. ప్రస్తుతం, LTOI మాడ్యులేటర్‌లు 110 GHz కంటే ఎక్కువ బ్యాండ్‌విడ్త్‌తో ప్రతి లేన్ పనితీరును 400G సాధించగలవు.
③బ్యాండ్‌గ్యాప్:3.93 eV vs 3.78 eV
రెండు పదార్థాలు విస్తృత పారదర్శక విండోను కలిగి ఉంటాయి, కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్‌లలో శోషణ లేకుండా కనిపించే నుండి ఇన్‌ఫ్రారెడ్ తరంగదైర్ఘ్యాల వరకు అప్లికేషన్‌లకు మద్దతు ఇస్తుంది.
④సెకండ్-ఆర్డర్ నాన్ లీనియర్ కోఎఫీషియంట్ (d33):21 pm/V vs 27 pm/V
సెకండ్ హార్మోనిక్ జనరేషన్ (SHG), తేడా-ఫ్రీక్వెన్సీ జనరేషన్ (DFG), లేదా సమ్-ఫ్రీక్వెన్సీ జనరేషన్ (SFG) వంటి నాన్ లీనియర్ అప్లికేషన్‌ల కోసం ఉపయోగించినట్లయితే, రెండు మెటీరియల్‌ల మార్పిడి సామర్థ్యాలు చాలా పోలి ఉండాలి.
◆ LTOI vs LNOI ధర ప్రయోజనం
①తక్కువ వేఫర్ తయారీ ఖర్చు
LNOIకి తక్కువ అయనీకరణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండే పొర విభజన కోసం He ion ఇంప్లాంటేషన్ అవసరం. దీనికి విరుద్ధంగా, LTOI SOI మాదిరిగానే వేరు చేయడానికి H అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, LNOI కంటే 10 రెట్లు ఎక్కువ డీలామినేషన్ సామర్థ్యంతో ఉంటుంది. ఇది 6-అంగుళాల వేఫర్‌లకు గణనీయమైన ధర వ్యత్యాసానికి దారితీసింది: $300 vs. $2000, 85% ఖర్చు తగ్గింపు.
②ఇది ఇప్పటికే ఎకౌస్టిక్ ఫిల్టర్‌ల కోసం వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్ మార్కెట్‌లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది(సంవత్సరానికి 750,000 యూనిట్లు, Samsung, Apple, Sony మొదలైనవి వినియోగిస్తున్నాయి).
◆ LTOI vs LNOI యొక్క పనితీరు ప్రయోజనాలు
①తక్కువ మెటీరియల్ లోపాలు, బలహీనమైన ఫోటో రిఫ్రాక్టివ్ ప్రభావం, మరింత స్థిరత్వం
ప్రారంభంలో, LNOI మాడ్యులేటర్‌లు తరచుగా బయాస్ పాయింట్ డ్రిఫ్ట్‌ను ప్రదర్శిస్తాయి, ప్రధానంగా వేవ్‌గైడ్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లో లోపాల వల్ల ఏర్పడే ఛార్జ్ సంచితం కారణంగా. చికిత్స చేయకపోతే, ఈ పరికరాలు స్థిరీకరించడానికి ఒక రోజు వరకు పట్టవచ్చు. అయినప్పటికీ, ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి మెటల్ ఆక్సైడ్ క్లాడింగ్, సబ్‌స్ట్రేట్ పోలరైజేషన్ మరియు ఎనియలింగ్ వంటి వివిధ పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, ఈ సమస్యను ఇప్పుడు ఎక్కువగా నిర్వహించవచ్చు.
దీనికి విరుద్ధంగా, LTOI తక్కువ పదార్థ లోపాలను కలిగి ఉంది, ఇది డ్రిఫ్ట్ దృగ్విషయాలను గణనీయంగా తగ్గించడానికి దారితీస్తుంది. అదనపు ప్రాసెసింగ్ లేకుండా కూడా, దాని ఆపరేటింగ్ పాయింట్ సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉంటుంది. ఇలాంటి ఫలితాలు EPFL, హార్వర్డ్ మరియు జెజియాంగ్ విశ్వవిద్యాలయం ద్వారా నివేదించబడ్డాయి. అయినప్పటికీ, పోలిక తరచుగా చికిత్స చేయని LNOI మాడ్యులేటర్లను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది పూర్తిగా న్యాయమైనది కాకపోవచ్చు; ప్రాసెసింగ్‌తో, రెండు పదార్థాల పనితీరు సమానంగా ఉంటుంది. ప్రధాన వ్యత్యాసం LTOIలో తక్కువ అదనపు ప్రాసెసింగ్ దశలు అవసరం.
②దిగువ బైర్‌ఫ్రింగెన్స్: 0.004 vs 0.07
లిథియం నియోబేట్ (LNOI) యొక్క అధిక బైర్‌ఫ్రింగెన్స్ కొన్నిసార్లు సవాలుగా ఉంటుంది, ప్రత్యేకించి వేవ్‌గైడ్ వంపులు మోడ్ కలపడం మరియు మోడ్ హైబ్రిడైజేషన్‌కు కారణమవుతాయి. సన్నని LNOIలో, వేవ్‌గైడ్‌లోని వంపు TE లైట్‌ను పాక్షికంగా TM లైట్‌గా మార్చగలదు, ఫిల్టర్‌ల వంటి కొన్ని నిష్క్రియ పరికరాల తయారీని క్లిష్టతరం చేస్తుంది.
LTOIతో, తక్కువ బైర్‌ఫ్రింగెన్స్ ఈ సమస్యను తొలగిస్తుంది, అధిక-పనితీరు గల నిష్క్రియ పరికరాలను అభివృద్ధి చేయడాన్ని సులభతరం చేస్తుంది. EPFL గుర్తించదగిన ఫలితాలను కూడా నివేదించింది, విస్తృత స్పెక్ట్రల్ పరిధిలో ఫ్లాట్ డిస్పర్షన్ నియంత్రణతో అల్ట్రా-వైడ్-స్పెక్ట్రమ్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెన ఉత్పత్తిని సాధించడానికి LTOI యొక్క తక్కువ బైర్‌ఫ్రింగెన్స్ మరియు మోడ్-క్రాసింగ్ లేకపోవడాన్ని ప్రభావితం చేసింది. దీని ఫలితంగా 2000 కంటే ఎక్కువ దువ్వెన లైన్‌లతో ఆకట్టుకునే 450 nm దువ్వెన బ్యాండ్‌విడ్త్ లభించింది, ఇది లిథియం నియోబేట్‌తో సాధించగలిగే దానికంటే చాలా రెట్లు పెద్దది. కెర్ ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెనలతో పోలిస్తే, ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ దువ్వెనలు థ్రెషోల్డ్-ఫ్రీ మరియు మరింత స్థిరంగా ఉండే ప్రయోజనాన్ని అందిస్తాయి, అయినప్పటికీ వాటికి అధిక-పవర్ మైక్రోవేవ్ ఇన్‌పుట్ అవసరం.
③అధిక ఆప్టికల్ డ్యామేజ్ థ్రెషోల్డ్
LTOI యొక్క ఆప్టికల్ డ్యామేజ్ థ్రెషోల్డ్ LNOI కంటే రెండు రెట్లు ఎక్కువ, ఇది నాన్ లీనియర్ అప్లికేషన్‌లలో (మరియు సంభావ్య భవిష్యత్ కోహెరెంట్ పర్ఫెక్ట్ అబ్సార్ప్షన్ (CPO) అప్లికేషన్‌లలో) ప్రయోజనాన్ని అందిస్తుంది. ప్రస్తుత ఆప్టికల్ మాడ్యూల్ పవర్ లెవెల్స్ లిథియం నియోబేట్‌ను దెబ్బతీసే అవకాశం లేదు.
④తక్కువ రామన్ ప్రభావం
ఇది నాన్‌లీనియర్ అప్లికేషన్‌లకు కూడా సంబంధించినది. లిథియం నియోబేట్ బలమైన రామన్ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది కెర్ ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెన అనువర్తనాల్లో అవాంఛిత రామన్ కాంతి ఉత్పత్తికి దారి తీస్తుంది మరియు పోటీని పొందుతుంది, x-కట్ లిథియం నియోబేట్ ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెనలు సోలిటన్ స్థితికి చేరకుండా నిరోధిస్తుంది. LTOIతో, స్ఫటిక విన్యాస రూపకల్పన ద్వారా రామన్ ప్రభావాన్ని అణచివేయవచ్చు, సోలిటన్ ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెన ఉత్పత్తిని సాధించడానికి x-కట్ LTOIని అనుమతిస్తుంది. ఇది హై-స్పీడ్ మాడ్యులేటర్‌లతో సోలిటాన్ ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెనల ఏకశిలా ఏకీకరణను అనుమతిస్తుంది, ఇది LNOIతో సాధించలేనిది.
◆ థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం టాంటాలేట్ (LTOI) ఇంతకు ముందు ఎందుకు ప్రస్తావించబడలేదు?
లిథియం టాంటాలేట్ లిథియం నియోబేట్ (610°C vs. 1157°C) కంటే తక్కువ క్యూరీ ఉష్ణోగ్రతను కలిగి ఉంది. హెటెరోఇంటిగ్రేషన్ టెక్నాలజీ (XOI) అభివృద్ధికి ముందు, లిథియం నియోబేట్ మాడ్యులేటర్‌లు టైటానియం వ్యాప్తిని ఉపయోగించి తయారు చేయబడ్డాయి, దీనికి 1000 ° C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత అవసరం, LTOI అనుచితమైనది. అయినప్పటికీ, మాడ్యులేటర్ నిర్మాణం కోసం ఇన్సులేటర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లు మరియు వేవ్‌గైడ్ ఎచింగ్‌ని ఉపయోగించడం వైపు నేటి మార్పుతో, 610°C క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత తగినంత కంటే ఎక్కువగా ఉంది.
◆ థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం టాంటాలేట్ (LTOI) థిన్-ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్ (TFLN)ని భర్తీ చేస్తుందా?
ప్రస్తుత పరిశోధన ఆధారంగా, LTOI నిష్క్రియ పనితీరు, స్థిరత్వం మరియు భారీ-స్థాయి ఉత్పత్తి వ్యయంలో ఎటువంటి స్పష్టమైన లోపాలు లేకుండా ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది. అయినప్పటికీ, LTOI మాడ్యులేషన్ పనితీరులో లిథియం నియోబేట్‌ను అధిగమించలేదు మరియు LNOIతో స్థిరత్వ సమస్యలకు తెలిసిన పరిష్కారాలు ఉన్నాయి. కమ్యూనికేషన్ DR మాడ్యూల్స్ కోసం, నిష్క్రియ భాగాలకు కనీస డిమాండ్ ఉంది (మరియు అవసరమైతే సిలికాన్ నైట్రైడ్ ఉపయోగించవచ్చు). అదనంగా, పొర-స్థాయి ఎచింగ్ ప్రక్రియలు, హెటెరోఇంటిగ్రేషన్ పద్ధతులు మరియు విశ్వసనీయత పరీక్షలను తిరిగి స్థాపించడానికి కొత్త పెట్టుబడులు అవసరం (లిథియం నియోబేట్ ఎచింగ్‌తో ఇబ్బంది వేవ్‌గైడ్ కాదు కానీ అధిక-దిగుబడి వేఫర్-స్థాయి ఎచింగ్‌ను సాధించడం). అందువల్ల, లిథియం నియోబేట్ స్థాపించబడిన స్థానంతో పోటీ పడాలంటే, LTOI మరిన్ని ప్రయోజనాలను వెలికితీయవలసి ఉంటుంది. విద్యాపరంగా, అయితే, LTOI ఆక్టేవ్-స్పానింగ్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ దువ్వెనలు, PPLT, సోలిటన్ మరియు AWG తరంగదైర్ఘ్యం డివిజన్ పరికరాలు మరియు అర్రే మాడ్యులేటర్‌ల వంటి సమగ్ర ఆన్-చిప్ సిస్టమ్‌ల కోసం గణనీయమైన పరిశోధన సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుంది.
పోస్ట్ సమయం: నవంబర్-08-2024