Вафери 8дюймаи LNOI (LiNbO3 дар изолятор) барои модуляторҳои оптикӣ, схемаҳои интегралӣ
Диаграммаи муфассал
Муқаддима
Вафли литий ниобат дар изолятсия (LNOI) як маводи муосирест, ки дар барномаҳои гуногуни пешрафтаи оптикӣ ва электронӣ истифода мешавад. Ин вафлиҳо тавассути интиқол додани як қабати тунуки ниобати литий (LiNbO₃) ба субстрати изолятсия, маъмулан кремний ё дигар маводи мувофиқ бо истифода аз усулҳои мураккаби имплантатсияи ион ва пайванди вафли истеҳсол карда мешаванд. Технологияи LNOI бо технологияи вафли Silicon on Insulator (SOI) шабоҳатҳои зиёд дорад, аммо аз хосиятҳои беназири оптикии ниобати литий, маводе, ки бо хусусиятҳои оптикии пьезоэлектрикӣ, пироэлектрикӣ ва ғайрихаттиаш маълум аст, бартарӣ дорад.
Вафли LNOI аз сабаби иҷрои аълои онҳо дар барномаҳои басомади баланд ва баландсуръат дар соҳаҳое ба монанди оптикаи ҳамгирошуда, телекоммуникатсия ва ҳисоббарории квантӣ таваҷҷӯҳи зиёд ба даст овардаанд. Вафлиҳо бо истифода аз техникаи "Smart-cut" истеҳсол карда мешаванд, ки имкон медиҳад, ки ғафсии филми тунуки ниобати литий назорат карда шавад ва кафолат медиҳад, ки вафлиҳо ба хусусиятҳои зарурӣ барои барномаҳои гуногун мувофиқат кунанд.
Принсип
Раванди эҷоди вафли LNOI аз кристалл ниобати литий оғоз меёбад. Дар кристалл имплантацияи ионӣ мегузарад, ки дар он ионҳои гелийи энергияи баланд ба сатҳи кристалл ниобати литий ворид карда мешаванд. Ин ионҳо ба кристалл то умқи муайян ворид шуда, сохтори кристаллро вайрон карда, як ҳавопаймои нозукро ба вуҷуд меоранд, ки баъдтар барои ҷудо кардани кристалл ба қабатҳои тунук истифода мешавад. Энергияи хоси ионҳои гелий умқи имплантатсияро назорат мекунад, ки бевосита ба ғафсии қабати ниобати литий ниобат таъсир мерасонад.
Пас аз имплантатсияи ион, кристалл ниобати литий бо истифода аз усуле, ки пайванди вафли номида мешавад, ба субстрат пайваст карда мешавад. Раванди пайвастшавӣ маъмулан усули пайванди мустақимро истифода мебарад, ки дар он ду сатҳ (кристалл ниобати литий ва субстрат) зери ҳарорат ва фишори баланд бо ҳам пахш карда мешавад, то пайванди қавӣ эҷод кунад. Дар баъзе ҳолатҳо, маводи илтиёмӣ ба монанди бензоциклобутен (BCB) барои дастгирии иловагӣ истифода мешавад.
Пас аз пайвастшавӣ, вафли барои барқарор кардани ҳама гуна зараре, ки дар натиҷаи имплантатсияи ион ба вуҷуд омадааст ва мустаҳкам кардани пайванди байни қабатҳо аз раванди гармкунӣ мегузарад. Раванди тозакунӣ инчунин ба қабати тунуки ниобати литий кӯмак мекунад, ки аз кристали аслӣ ҷудо шавад ва дар паси он як қабати тунук ва сифати баланди ниобати литий боқӣ монад, ки метавонад барои сохтани дастгоҳ истифода шавад.
Мушаххасоти
Вафли LNOI бо якчанд мушаххасоти муҳим тавсиф карда мешавад, ки мувофиқати онҳоро барои барномаҳои баландсифат таъмин мекунанд. Инҳо дар бар мегиранд:
Мушаххасоти моддӣ.
| .Мавод. | .Мушаххасоти. |
| Материал | якхела: LiNbO3 |
| Сифати моддӣ | Ҳубобҳо ё дохилшавӣ <100μm |
| Ориентация | Y-буриш ±0,2° |
| Зичии | 4,65 г/см³ |
| Ҳарорати Кюри | 1142 ±1°C |
| Шаффофият | >95% дар диапазони 450-700 нм (ғафсӣ 10 мм) |
Мушаххасоти истеҳсолӣ.
| .Параметр. | .Мушаххасоти. |
| Диаметр | 150 мм ± 0,2 мм |
| Ғафсӣ | 350 мкм ±10 мкм |
| Ҳамворӣ | <1,3 мкм |
| Варианти умумии ғафсӣ (TTV) | Вафли <70 мкм @ 150 мм вафли |
| Варианти ғафсии маҳаллӣ (LTV) | <70 мкм @ 150 мм вафли |
| Ноҳамворӣ | Rq ≤0,5 нм (қимати AFM RMS) |
| Сифати рӯизаминӣ | 40-20 |
| Зарраҳо (нӯшиданашаванда) | 100-200 мкм ≤3 заррачаҳо |
| Чипҳо | <300 мкм (вафли пурра, минтақаи истисно нест) |
| Тарқишҳо | Бе тарқишҳо (вафли пурра) |
| ифлосшавӣ | Не доғҳои ҷудонашаванда (вафли пурра) |
| Параллелизм | <30 камонсония |
| Ҳавопаймои истинод (X-меҳвари) | 47 ± 2 мм |
Барномаҳо
Вафли LNOI аз сабаби хосиятҳои беназири худ, махсусан дар соҳаҳои фотоника, телекоммуникатсия ва технологияҳои квантӣ дар доираи васеи барномаҳо истифода мешаванд. Баъзе аз барномаҳои асосӣ инҳоянд:
Оптикаи ҳамгирошуда:Вафли LNOI дар схемаҳои интегралии оптикӣ ба таври васеъ истифода мешавад, ки дар он ҷо онҳо ба дастгоҳҳои фотоникӣ ба монанди модуляторҳо, мавҷгирҳо ва резонаторҳо имкон медиҳанд. Хусусиятҳои баланди оптикии ғайрихаттии ниобати литий онро барои барномаҳое, ки коркарди самарабахши нурро талаб мекунанд, интихоби олӣ мегардонад.
Телекоммуникатсия:Вафли LNOI дар модуляторҳои оптикӣ, ки ҷузъҳои муҳими системаҳои алоқаи баландсуръат, аз ҷумла шабакаҳои нахи оптикӣ мебошанд, истифода мешаванд. Қобилияти модул кардани рӯшноӣ дар басомадҳои баланд вафли LNOI-ро барои системаҳои муосири телекоммуникатсионӣ беҳтарин месозад.
Ҳисобкунии квантӣ:Дар технологияҳои квантӣ пластинҳои LNOI барои сохтани ҷузъҳо барои компютерҳои квантӣ ва системаҳои иртиботи квантӣ истифода мешаванд. Хусусиятҳои оптикии ғайрихаттии LNOI барои эҷод кардани ҷуфтҳои печидаи фотон истифода мешаванд, ки барои тақсимоти калидҳои квантӣ ва криптографияи квантӣ муҳиманд.
Сенсорҳо:Вафли LNOI дар барномаҳои гуногуни ҳассос, аз ҷумла сенсорҳои оптикӣ ва акустикӣ истифода мешаванд. Қобилияти онҳо дар ҳамкорӣ бо нур ва садо онҳоро барои намудҳои гуногуни технологияҳои ҳассос фарогир месозад.
Саволҳои зиёд такрормешуда
Q:Технологияи LNOI чист?
A: Технологияи LNOI интиқоли як филми тунуки ниобати литийро ба субстрати изолятсия, маъмулан кремний дар бар мегирад. Ин технология хосиятҳои беназири ниобати литийро истифода мебарад, аз қабили хусусиятҳои баланди оптикии ғайрихаттӣ, пьезоэлектрикӣ ва пироэлектрикӣ, ки онро барои оптикаи ҳамгирошуда ва телекоммуникатсионӣ беҳтарин месозад.
Q:Фарқи байни вафли LNOI ва SOI чист?
Ҷавоб: Ҳарду вафли LNOI ва SOI ба ҳам монанданд, ки онҳо аз як қабати тунуки маводи ба субстрат пайвастшуда иборатанд. Аммо, вафли LNOI ниобати литийро ҳамчун маводи филми тунук истифода мебаранд, дар ҳоле ки вафли SOI кремнийро истифода мебаранд. Тафовути калидӣ дар хосиятҳои маводи филми тунук аст, ки LNOI хосиятҳои олии оптикӣ ва пьезоэлектрикиро пешниҳод мекунад.
Q:Бартариҳои истифодаи вафли LNOI кадомҳоянд?
A: Бартариҳои асосии вафли LNOI дорои хосиятҳои аълои оптикии онҳо, ба монанди коэффисиентҳои баланди оптикии ғайрихаттӣ ва қувваи механикии онҳо мебошанд. Ин хусусиятҳо вафли LNOI-ро барои истифода дар барномаҳои баландсуръат, басомади баланд ва квантӣ беҳтарин мекунанд.
Q:Оё пластинҳои LNOI-ро барои барномаҳои квантӣ истифода бурдан мумкин аст?
Ҷавоб: Бале, вафли LNOI аз сабаби қобилияти тавлиди ҷуфтҳои фотонҳои печида ва мутобиқати онҳо бо фотоникаи ҳамгирошуда дар технологияҳои квантӣ васеъ истифода мешавад. Ин хосиятҳо барои барномаҳо дар компютерҳои квантӣ, коммуникатсия ва криптография муҳиманд.
Q:Ғафсии маъмулии филмҳои LNOI чӣ гуна аст?
Ҷавоб: Плёнкаҳои LNOI одатан вобаста аз истифодаи мушаххас аз чандсад нанометр то чанд микрометр ғафсӣ доранд. Дар ҷараёни имплантатсияи ион ғафсӣ назорат карда мешавад.
