8 អ៊ីញ LNOI (LiNbO3 នៅលើអ៊ីសូឡង់) Wafer សម្រាប់ម៉ូឌុលអុបទិក Waveguides សៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា
ដ្យាក្រាមលម្អិត
សេចក្តីផ្តើម
Lithium Niobate on Insulator (LNOI) wafers គឺជាសម្ភារៈទំនើបដែលប្រើក្នុងកម្មវិធីអុបទិក និងអេឡិចត្រូនិចកម្រិតខ្ពស់ផ្សេងៗ។ wafers ទាំងនេះត្រូវបានផលិតដោយការផ្ទេរស្រទាប់ស្តើងនៃ lithium niobate (LiNbO₃) ទៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានអ៊ីសូឡង់ ជាធម្មតាស៊ីលីកុន ឬសម្ភារៈសមស្របផ្សេងទៀត ដោយប្រើបច្ចេកទេសស្មុគ្រស្មាញដូចជាការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង និងការភ្ជាប់ wafer ។ បច្ចេកវិទ្យា LNOI ចែករំលែកភាពស្រដៀងគ្នាជាច្រើនជាមួយបច្ចេកវិទ្យា Silicon on Insulator (SOI) wafer ប៉ុន្តែទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីលក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិកតែមួយគត់នៃ lithium niobate ដែលជាសម្ភារៈដែលគេស្គាល់សម្រាប់លក្ខណៈ piezoelectric, pyroelectric និង nonlinear optical របស់វា។
LNOI wafers ទទួលបានការយកចិត្តទុកដាក់យ៉ាងសំខាន់ក្នុងវិស័យដូចជា អុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា ទូរគមនាគមន៍ និងការគណនាកង់ទិច ដោយសារដំណើរការល្អរបស់ពួកគេនៅក្នុងកម្មវិធីដែលមានប្រេកង់ខ្ពស់ និងល្បឿនលឿន។ wafers ត្រូវបានផលិតដោយប្រើបច្ចេកទេស "Smart-cut" ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការត្រួតពិនិត្យយ៉ាងជាក់លាក់លើកម្រាស់នៃខ្សែភាពយន្តស្តើង lithium niobate ដោយធានាថា wafers បំពេញតាមតម្រូវការជាក់លាក់សម្រាប់កម្មវិធីផ្សេងៗ។
គោលការណ៍
ដំណើរការនៃការបង្កើត wafers LNOI ចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងគ្រីស្តាល់លីចូម niobate មួយដុំ។ គ្រីស្តាល់ឆ្លងកាត់ការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង ដែលអ៊ីយ៉ុងអេលីយ៉ូមថាមពលខ្ពស់ត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងផ្ទៃនៃគ្រីស្តាល់លីចូម niobate ។ អ៊ីយ៉ុងទាំងនេះជ្រាបចូលទៅក្នុងគ្រីស្តាល់ទៅជម្រៅជាក់លាក់មួយ ហើយរំខានដល់រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ បង្កើតបានជាយន្តហោះផុយស្រួយ ដែលក្រោយមកអាចប្រើដើម្បីបំបែកគ្រីស្តាល់ទៅជាស្រទាប់ស្តើង។ ថាមពលជាក់លាក់នៃអ៊ីយ៉ុងអេលីយ៉ូមគ្រប់គ្រងជម្រៅនៃការផ្សាំដែលប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើកម្រាស់នៃស្រទាប់លីចូម niobate ចុងក្រោយ។
បន្ទាប់ពីការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង គ្រីស្តាល់លីចូម niobate ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោមដោយប្រើបច្ចេកទេសហៅថា wafer bonding ។ ដំណើរការភ្ជាប់ជាធម្មតាប្រើវិធីសាស្ត្រភ្ជាប់ដោយផ្ទាល់ ដែលផ្ទៃទាំងពីរ (គ្រីស្តាល់លីចូម niobate ដែលត្រូវបានផ្សាំដោយអ៊ីយ៉ុង និងស្រទាប់ខាងក្រោម) ត្រូវបានចុចជាមួយគ្នាក្រោមសីតុណ្ហភាព និងសម្ពាធខ្ពស់ដើម្បីបង្កើតចំណងដ៏រឹងមាំ។ ក្នុងករណីខ្លះ សារធាតុ adhesive ដូចជា benzocyclobutene (BCB) អាចត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់ជំនួយបន្ថែម។
បន្ទាប់ពីការភ្ជាប់ wafer ឆ្លងកាត់ដំណើរការ annealing ដើម្បីជួសជុលការខូចខាតណាមួយដែលបណ្តាលមកពីការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង និងដើម្បីបង្កើនចំណងរវាងស្រទាប់។ ដំណើរការ annealing ក៏ជួយស្រទាប់លីចូម niobate ស្តើងដើម្បីបំបែកចេញពីគ្រីស្តាល់ដើម ដោយបន្សល់ទុកនូវស្រទាប់ស្តើង និងគុណភាពខ្ពស់នៃ lithium niobate ដែលអាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការផលិតឧបករណ៍។
លក្ខណៈបច្ចេកទេស
LNOI wafers ត្រូវបានកំណត់ដោយលក្ខណៈសំខាន់ៗមួយចំនួនដែលធានានូវភាពសមស្របរបស់ពួកគេសម្រាប់កម្មវិធីដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់។ ទាំងនេះរួមមាន:
ការបញ្ជាក់សម្ភារៈន
| នសម្ភារៈន | នលក្ខណៈពិសេសន |
| សម្ភារៈ | ភាពដូចគ្នា៖ LiNbO3 |
| គុណភាពសម្ភារៈ | ពពុះ ឬការដាក់បញ្ចូល <100μm |
| ការតំរង់ទិស | កាត់ Y ± 0.2° |
| ដង់ស៊ីតេ | 4.65 ក្រាម / សង់ទីម៉ែត្រ 3 |
| សីតុណ្ហភាពគុយរី | 1142 ± 1°C |
| តម្លាភាព | > 95% ក្នុងជួរ 450-700 nm (កម្រាស់ 10 mm) |
លក្ខណៈបច្ចេកទេសផលិតកម្មន
| នប៉ារ៉ាម៉ែត្រន | នការបញ្ជាក់ន |
| អង្កត់ផ្ចិត | 150 មម ± 0.2 ម។ |
| កម្រាស់ | 350 μm ± 10 μm |
| ភាពរាបស្មើ | <1.3 μm |
| បំរែបំរួលកម្រាស់សរុប (TTV) | Warp <70 μm @ 150 mm wafer |
| បំរែបំរួលកំរាស់ក្នុងស្រុក (LTV) | <70 μm @ 150 mm wafer |
| ភាពរដុប | Rq ≤0.5 nm (តម្លៃ AFM RMS) |
| គុណភាពផ្ទៃ | ៤០-២០ |
| ភាគល្អិត (មិនអាចដកចេញបាន) | 100-200 μm ≤3 ភាគល្អិត |
| បន្ទះសៀគ្វី | <300 μm (wafer ពេញលេញ, គ្មានតំបន់ដកចេញ) |
| ស្នាមប្រេះ | គ្មានស្នាមប្រេះ (ពេញលេញ) |
| ការចម្លងរោគ | គ្មានស្នាមប្រឡាក់ដែលមិនអាចដកចេញបាន (wafer ពេញលេញ) |
| ភាពស្របគ្នា។ | <30 វិនាទី |
| យន្តហោះយោងទិស (អ័ក្ស X) | 47 ± 2 ម។ |
កម្មវិធី
LNOI wafers ត្រូវបានប្រើក្នុងកម្មវិធីជាច្រើន ដោយសារលក្ខណៈសម្បត្តិពិសេសរបស់វា ជាពិសេសនៅក្នុងវិស័យ photonics ទូរគមនាគមន៍ និងបច្ចេកវិទ្យា quantum ។ កម្មវិធីសំខាន់ៗមួយចំនួនរួមមាន:
អុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា៖LNOI wafers ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងសៀគ្វីអុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា ដែលពួកគេបើកឧបករណ៍ photonic ដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ដូចជា modulators, waveguides និង resonators។ លក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិកដែលមិនមែនជាលីនេអ៊ែរខ្ពស់នៃលីចូម niobate ធ្វើឱ្យវាជាជម្រើសដ៏ល្អសម្រាប់កម្មវិធីដែលតម្រូវឱ្យមានការរៀបចំពន្លឺប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។
ទូរគមនាគមន៍៖LNOI wafers ត្រូវបានប្រើនៅក្នុងម៉ូឌុលអុបទិក ដែលជាសមាសធាតុសំខាន់នៅក្នុងប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងដែលមានល្បឿនលឿន រួមទាំងបណ្តាញខ្សែកាបអុបទិកផងដែរ។ សមត្ថភាពក្នុងការកែប្រែពន្លឺនៅប្រេកង់ខ្ពស់ធ្វើឱ្យ LNOI wafers ល្អសម្រាប់ប្រព័ន្ធទូរគមនាគមន៍ទំនើប។
ការគណនា Quantum៖នៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យា quantum, wafers LNOI ត្រូវបានប្រើដើម្បីផលិតសមាសធាតុសម្រាប់កុំព្យូទ័រ quantum និងប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង quantum ។ លក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិកដែលមិនមែនជាលីនេអ៊ែរនៃ LNOI ត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីបង្កើតគូ photon ដែលជាប់ពាក់ព័ន្ធ ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការចែកចាយកូនសោ quantum និង quantum cryptography ។
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា៖LNOI wafers ត្រូវបានប្រើនៅក្នុងកម្មវិធីចាប់សញ្ញាផ្សេងៗ រួមទាំងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាអុបទិក និងសូរស័ព្ទ។ សមត្ថភាពរបស់ពួកគេក្នុងការប្រាស្រ័យទាក់ទងជាមួយទាំងពន្លឺ និងសំឡេង ធ្វើឱ្យពួកវាមានភាពចម្រុះសម្រាប់ប្រភេទផ្សេងគ្នានៃបច្ចេកវិទ្យា sensing ។
សំណួរគេសួរញឹកញាប់
Q:តើបច្ចេកវិទ្យា LNOI ជាអ្វី?
ចម្លើយ៖ បច្ចេកវិទ្យា LNOI ពាក់ព័ន្ធនឹងការផ្ទេរខ្សែភាពយន្តលីចូម niobate ស្តើងមួយទៅស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានអ៊ីសូឡង់ ជាធម្មតាស៊ីលីកុន។ បច្ចេកវិទ្យានេះប្រើប្រាស់នូវលក្ខណៈសម្បត្តិពិសេសរបស់លីចូម niobate ដូចជាលក្ខណៈអុបទិកដែលមិនមានលីនេអ៊ែរខ្ពស់ ភាព piezoelectricity និង pyroelectricity ដែលធ្វើឱ្យវាល្អសម្រាប់អុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា និងទូរគមនាគមន៍។
Q:តើអ្វីជាភាពខុសគ្នារវាង LNOI និង SOI wafers?
A: ទាំង LNOI និង SOI wafers គឺស្រដៀងគ្នាដែលពួកវាមានស្រទាប់ស្តើងនៃសម្ភារៈភ្ជាប់ទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ LNOI wafers ប្រើ lithium niobate ជាសម្ភារៈខ្សែភាពយន្តស្តើង ខណៈដែល SOI wafers ប្រើស៊ីលីកុន។ ភាពខុសគ្នាសំខាន់គឺស្ថិតនៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសម្ភារៈខ្សែភាពយន្តស្តើង ដោយ LNOI ផ្តល់នូវលក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិក និង piezoelectric ដ៏ប្រសើរ។
Q:តើការប្រើប្រាស់ wafers LNOI មានអត្ថប្រយោជន៍អ្វីខ្លះ?
ចម្លើយៈ គុណសម្បត្តិចម្បងនៃ wafers LNOI រួមមានលក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិកដ៏ល្អឥតខ្ចោះរបស់ពួកគេ ដូចជាមេគុណអុបទិកដែលមិនមានលីនេអ៊ែរខ្ពស់ និងកម្លាំងមេកានិចរបស់ពួកគេ។ លក្ខណៈទាំងនេះធ្វើឱ្យ LNOI wafers ល្អសម្រាប់ប្រើក្នុងល្បឿនលឿន ប្រេកង់ខ្ពស់ និងកម្មវិធី quantum ។
Q:តើ LNOI wafers អាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់កម្មវិធី quantum ដែរឬទេ?
ចម្លើយ៖ បាទ វ៉ាហ្វឺ LNOI ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យា quantum ដោយសារតែសមត្ថភាពរបស់ពួកគេក្នុងការបង្កើតគូ photon ដែលជាប់ពាក់ព័ន្ធ និងភាពឆបគ្នារបស់ពួកគេជាមួយ photonics រួមបញ្ចូលគ្នា។ លក្ខណៈសម្បត្តិទាំងនេះមានសារៈសំខាន់ណាស់សម្រាប់កម្មវិធីនៅក្នុង quantum computing, communication, and cryptography។
Q:តើកម្រាស់ធម្មតានៃខ្សែភាពយន្ត LNOI គឺជាអ្វី?
A: ខ្សែភាពយន្ត LNOI ជាធម្មតាមានចាប់ពីពីរបីរយ nanometers ទៅ micrometers ក្នុងកម្រាស់ អាស្រ័យលើកម្មវិធីជាក់លាក់។ កំរាស់ត្រូវបានគ្រប់គ្រងកំឡុងពេលដំណើរការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង។
