Plachetă LNOI de 8 inch (LiNbO3 pe izolator) pentru modulatoare optice, ghiduri de undă și circuite integrate
Diagramă detaliată
Introducere
Napolitanele de niobat de litiu pe izolator (LNOI) sunt un material de ultimă generație utilizat în diverse aplicații optice și electronice avansate. Aceste napolitane sunt produse prin transferul unui strat subțire de niobat de litiu (LiNbO₃) pe un substrat izolator, de obicei siliciu sau alt material adecvat, folosind tehnici sofisticate precum implantarea ionică și lipirea napolitanelor. Tehnologia LNOI are multe asemănări cu tehnologia napolitană de siliciu pe izolator (SOI), dar profită de proprietățile optice unice ale niobatului de litiu, un material cunoscut pentru caracteristicile sale optice piezoelectrice, piroelectrice și neliniare.
Napolitanele LNOI au atras o atenție semnificativă în domenii precum optica integrată, telecomunicațiile și calculul cuantic datorită performanței lor superioare în aplicații de înaltă frecvență și viteză. Napolitanele sunt produse folosind tehnica „Smart-cut”, care permite un control precis asupra grosimii peliculei subțiri de niobat de litiu, asigurând că napolitanele îndeplinesc specificațiile necesare pentru diverse aplicații.
Principiu
Procesul de creare a napolitanelor LNOI începe cu un cristal de niobat de litiu în vrac. Cristalul este supus implantării ionice, unde ioni de heliu de înaltă energie sunt introduși în suprafața cristalului de niobat de litiu. Acești ioni penetrează cristalul la o adâncime specifică și perturbă structura cristalină, creând un plan fragil care poate fi utilizat ulterior pentru a separa cristalul în straturi subțiri. Energia specifică a ionilor de heliu controlează adâncimea implantării, ceea ce are un impact direct asupra grosimii stratului final de niobat de litiu.
După implantarea ionilor, cristalul de niobat de litiu este lipit de un substrat folosind o tehnică numită lipire pe wafer. Procesul de lipire utilizează de obicei o metodă de lipire directă, în care cele două suprafețe (cristalul de niobat de litiu implantat cu ioni și substratul) sunt presate împreună la temperatură și presiune ridicate pentru a crea o legătură puternică. În unele cazuri, se poate utiliza un material adeziv precum benzociclobutena (BCB) pentru suport suplimentar.
După legare, placheta este supusă unui proces de recoacere pentru a repara orice deteriorare cauzată de implantarea ionilor și pentru a îmbunătăți legătura dintre straturi. Procesul de recoacere ajută, de asemenea, stratul subțire de niobat de litiu să se desprindă de cristalul original, lăsând în urmă un strat subțire, de înaltă calitate, de niobat de litiu, care poate fi utilizat pentru fabricarea dispozitivelor.
Specificații
Napolitanele LNOI sunt caracterizate de câteva specificații importante care asigură adecvarea lor pentru aplicații de înaltă performanță. Acestea includ:
Specificații ale materialelor
| Material | Specificații |
| Material | Omogen: LiNbO3 |
| Calitatea materialelor | Bule sau incluziuni <100μm |
| Orientare | Tăiere în Y ±0,2° |
| Densitate | 4,65 g/cm³ |
| Temperatura Curie | 1142 ±1°C |
| Transparenţă | >95% în intervalul 450-700 nm (grosime 10 mm) |
Specificații de fabricație
| Parametru | Specificații |
| Diametru | 150 mm ±0,2 mm |
| Grosime | 350 μm ±10 μm |
| Planeitate | <1,3 μm |
| Variația totală a grosimii (TTV) | Deformare <70 μm la o placă de 150 mm |
| Variația locală a grosimii (LTV) | <70 μm la o placă de 150 mm |
| Rugozitate | Rq ≤0,5 nm (valoare RMS AFM) |
| Calitatea suprafeței | 40-20 |
| Particule (neremovabile) | 100-200 μm ≤3 particule |
| Chipsuri | <300 μm (placă completă, fără zonă de excludere) |
| Crăpături | Fără crăpături (placă întreagă) |
| Contaminare | Fără pete neîndepărtabile (placă întreagă) |
| Paralelism | <30 secunde de arc |
| Plan de referință pentru orientare (axa X) | 47 ±2 mm |
Aplicații
Napolitanele LNOI sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații datorită proprietăților lor unice, în special în domeniile fotonicii, telecomunicațiilor și tehnologiilor cuantice. Printre aplicațiile cheie se numără:
Optică integrată:Napolitanele LNOI sunt utilizate pe scară largă în circuitele optice integrate, unde permit realizarea de dispozitive fotonice de înaltă performanță, cum ar fi modulatoare, ghiduri de undă și rezonatoare. Proprietățile optice neliniare ridicate ale niobatului de litiu îl fac o alegere excelentă pentru aplicațiile care necesită o manipulare eficientă a luminii.
Telecomunicații:Napolitanele LNOI sunt utilizate în modulatoarele optice, care sunt componente esențiale în sistemele de comunicații de mare viteză, inclusiv rețelele cu fibră optică. Capacitatea de a modula lumina la frecvențe înalte face ca napolitanele LNOI să fie ideale pentru sistemele de telecomunicații moderne.
Calcul cuantic:În tehnologiile cuantice, napolitanele LNOI sunt utilizate pentru fabricarea componentelor pentru computere cuantice și sisteme de comunicații cuantice. Proprietățile optice neliniare ale LNOI sunt valorificate pentru a crea perechi de fotoni înlănțuiți, care sunt esențiale pentru distribuția cheilor cuantice și criptografia cuantică.
Senzori:Napolitanele LNOI sunt utilizate în diverse aplicații de detectare, inclusiv senzori optici și acustici. Capacitatea lor de a interacționa atât cu lumina, cât și cu sunetul le face versatile pentru diferite tipuri de tehnologii de detectare.
FAQ
Q:Ce este tehnologia LNOI?
Tehnologia A:LNOI implică transferul unei pelicule subțiri de niobat de litiu pe un substrat izolator, de obicei siliciu. Această tehnologie valorifică proprietățile unice ale niobatului de litiu, cum ar fi caracteristicile sale optice neliniare ridicate, piezoelectricitatea și piroelectricitatea, ceea ce o face ideală pentru optică integrată și telecomunicații.
Q:Care este diferența dintre napolitanele LNOI și SOI?
R: Atât napolitanele LNOI, cât și cele SOI sunt similare prin faptul că constau dintr-un strat subțire de material lipit de un substrat. Cu toate acestea, napolitanele LNOI utilizează niobat de litiu ca material pentru peliculă subțire, în timp ce napolitanele SOI utilizează siliciu. Diferența cheie constă în proprietățile materialului pentru peliculă subțire, LNOI oferind proprietăți optice și piezoelectrice superioare.
Q:Care sunt avantajele utilizării napolitanelor LNOI?
R: Principalele avantaje ale napolitanelor LNOI includ proprietățile lor optice excelente, cum ar fi coeficienții optici neliniari ridicați, și rezistența lor mecanică. Aceste caracteristici fac ca napolitanele LNOI să fie ideale pentru utilizarea în aplicații de mare viteză, înaltă frecvență și cuantice.
Q:Pot fi utilizate napolitane LNOI pentru aplicații cuantice?
R: Da, napolitanele LNOI sunt utilizate pe scară largă în tehnologiile cuantice datorită capacității lor de a genera perechi de fotoni înlănțuiți și compatibilității lor cu fotonica integrată. Aceste proprietăți sunt cruciale pentru aplicații în calculul cuantic, comunicații și criptografie.
Q:Care este grosimea tipică a peliculelor LNOI?
A: Grosimea peliculelor LNOI variază de obicei de la câteva sute de nanometri la câțiva micrometri, în funcție de aplicația specifică. Grosimea este controlată în timpul procesului de implantare ionică.
