Optik Modülatörler, Dalga Kılavuzları ve Entegre Devreler için 8 inç LNOI (Yalıtkan Üzerinde LiNbO3) Plaka
Ayrıntılı Diyagram
giriiş
Yalıtkan Üzerinde Lityum Niobat (LNOI) yongalar, çeşitli gelişmiş optik ve elektronik uygulamalarda kullanılan son teknoloji bir malzemedir. Bu yongalar, ince bir lityum niyobat (LiNbO₃) tabakasının, genellikle silikon veya başka bir uygun malzeme olan yalıtkan bir alt tabaka üzerine, iyon aşılama ve yonga bağlama gibi gelişmiş teknikler kullanılarak aktarılmasıyla üretilir. LNOI teknolojisi, Yalıtkan Üzerinde Silikon (SOI) yonga teknolojisiyle birçok benzerliğe sahip olsa da, piezoelektrik, piroelektrik ve doğrusal olmayan optik özellikleriyle bilinen bir malzeme olan lityum niyobatın benzersiz optik özelliklerinden yararlanır.
LNOI yongaları, yüksek frekanslı ve yüksek hızlı uygulamalardaki üstün performansları nedeniyle entegre optik, telekomünikasyon ve kuantum hesaplama gibi alanlarda önemli ilgi görmüştür. Yongalar, lityum niyobat ince filminin kalınlığı üzerinde hassas kontrol sağlayan ve yongaların çeşitli uygulamalar için gerekli özellikleri karşılamasını sağlayan "Akıllı Kesim" tekniği kullanılarak üretilmektedir.
İlke
LNOI yongalarının üretim süreci, büyük bir lityum niyobat kristaliyle başlar. Kristal, iyon aşılama işlemine tabi tutulur; bu işlemde, yüksek enerjili helyum iyonları lityum niyobat kristalinin yüzeyine enjekte edilir. Bu iyonlar kristale belirli bir derinliğe kadar nüfuz eder ve kristal yapısını bozarak, daha sonra kristali ince katmanlara ayırmak için kullanılabilecek kırılgan bir düzlem oluşturur. Helyum iyonlarının özgül enerjisi, aşılama derinliğini kontrol eder ve bu da nihai lityum niyobat katmanının kalınlığını doğrudan etkiler.
İyon aşılama işleminden sonra, lityum niyobat kristali, gofret bağlama adı verilen bir teknik kullanılarak bir alt tabakaya bağlanır. Bağlama işlemi genellikle, iki yüzeyin (iyon aşılanmış lityum niyobat kristali ve alt tabaka) yüksek sıcaklık ve basınç altında birbirine bastırılarak güçlü bir bağ oluşturulduğu doğrudan bağlama yöntemini kullanır. Bazı durumlarda, ek destek için benzosiklobuten (BCB) gibi bir yapıştırıcı malzeme kullanılabilir.
Bağlama işleminin ardından, yonga plakası, iyon implantasyonundan kaynaklanan hasarları onarmak ve katmanlar arasındaki bağı güçlendirmek için bir tavlama işleminden geçirilir. Tavlama işlemi ayrıca ince lityum niyobat katmanının orijinal kristalden ayrılmasına yardımcı olarak, geride cihaz üretiminde kullanılabilecek ince ve yüksek kaliteli bir lityum niyobat katmanı bırakır.
Özellikler
LNOI gofretler, yüksek performanslı uygulamalara uygunluğunu garanti eden çeşitli önemli özelliklerle karakterize edilir. Bunlar şunlardır:
Malzeme Özellikleri
| Malzeme | Özellikler |
| Malzeme | Homojen: LiNbO3 |
| Malzeme Kalitesi | Kabarcıklar veya kapanımlar <100μm |
| Oryantasyon | Y kesimi ±0,2° |
| Yoğunluk | 4,65 g/cm³ |
| Curie Sıcaklığı | 1142 ±1°C |
| Şeffaflık | >%95 450-700 nm aralığında (10 mm kalınlık) |
Üretim Spesifikasyonları
| Parametre | Şartname |
| Çap | 150 mm ±0,2 mm |
| Kalınlık | 350 μm ±10 μm |
| Düzlük | <1,3 μm |
| Toplam Kalınlık Değişimi (TTV) | Çözgü <70 μm @ 150 mm gofret |
| Yerel Kalınlık Değişimi (LTV) | <70 μm @ 150 mm gofret |
| Pürüzlülük | Rq ≤0,5 nm (AFM RMS değeri) |
| Yüzey Kalitesi | 40-20 |
| Parçacıklar (Çıkarılamaz) | 100-200 μm ≤3 parçacık |
| Cipsler | <300 μm (tam gofret, dışlama bölgesi yok) |
| Çatlaklar | Çatlak yok (tam gofret) |
| Kirlenme | Çıkarılamayan leke yok (tam gofret) |
| Paralellik | <30 ark saniyesi |
| Yönlendirme Referans Düzlemi (X ekseni) | 47 ±2 mm |
Uygulamalar
LNOI yongaları, benzersiz özellikleri sayesinde, özellikle fotonik, telekomünikasyon ve kuantum teknolojileri alanlarında çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Başlıca uygulama alanlarından bazıları şunlardır:
Entegre Optik:LNOI yongaları, modülatörler, dalga kılavuzları ve rezonatörler gibi yüksek performanslı fotonik cihazların geliştirilmesine olanak sağlayan entegre optik devrelerde yaygın olarak kullanılır. Lityum niyobatın yüksek doğrusal olmayan optik özellikleri, onu verimli ışık manipülasyonu gerektiren uygulamalar için mükemmel bir seçim haline getirir.
Telekomünikasyon:LNOI yongaları, fiber optik ağlar da dahil olmak üzere yüksek hızlı iletişim sistemlerinin temel bileşenleri olan optik modülatörlerde kullanılır. Işığı yüksek frekanslarda modüle edebilme özelliği, LNOI yongalarını modern telekomünikasyon sistemleri için ideal kılar.
Kuantum Bilgisayarı:Kuantum teknolojilerinde, LNOI yongaları kuantum bilgisayarlar ve kuantum iletişim sistemleri için bileşenler üretmek amacıyla kullanılır. LNOI'nin doğrusal olmayan optik özellikleri, kuantum anahtar dağıtımı ve kuantum kriptografisi için kritik öneme sahip dolanık foton çiftleri oluşturmak için kullanılır.
Sensörler:LNOI gofretler, optik ve akustik sensörler de dahil olmak üzere çeşitli algılama uygulamalarında kullanılır. Hem ışık hem de sesle etkileşime girebilme yetenekleri, onları farklı algılama teknolojileri için çok yönlü kılar.
SSS
Q:LNOI teknolojisi nedir?
A:LNOI teknolojisi, ince bir lityum niyobat filminin, genellikle silikon gibi yalıtkan bir alt tabakaya aktarılmasını içerir. Bu teknoloji, lityum niyobatın yüksek doğrusal olmayan optik özellikleri, piezoelektrik ve piroelektrik özellikleri gibi benzersiz özelliklerinden yararlanarak onu entegre optik ve telekomünikasyon için ideal hale getirir.
Q:LNOI ve SOI waferlar arasındaki fark nedir?
C: Hem LNOI hem de SOI yongaları, bir alt tabakaya bağlı ince bir malzeme tabakasından oluşmaları bakımından benzerdir. Ancak LNOI yongaları ince film malzemesi olarak lityum niyobat kullanırken, SOI yongaları silikon kullanır. Temel fark, ince film malzemesinin özelliklerinde yatmaktadır; LNOI üstün optik ve piezoelektrik özellikler sunar.
Q:LNOI wafer kullanmanın avantajları nelerdir?
C: LNOI gofretlerinin temel avantajları arasında yüksek doğrusal olmayan optik katsayılar gibi mükemmel optik özellikleri ve mekanik mukavemetleri yer alır. Bu özellikler, LNOI gofretlerini yüksek hızlı, yüksek frekanslı ve kuantum uygulamalarında kullanım için ideal hale getirir.
Q:LNOI gofretleri kuantum uygulamalarında kullanılabilir mi?
C: Evet, LNOI yongaları, dolanık foton çiftleri üretme kabiliyetleri ve entegre fotoniklerle uyumlulukları nedeniyle kuantum teknolojilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu özellikler, kuantum hesaplama, iletişim ve kriptografi uygulamaları için hayati önem taşımaktadır.
Q:LNOI filmlerin tipik kalınlığı nedir?
A:LNOI filmlerinin kalınlığı, özel uygulamaya bağlı olarak genellikle birkaç yüz nanometreden birkaç mikrometreye kadar değişir. Kalınlık, iyon aşılama işlemi sırasında kontrol edilir.
