បន្ទះ LNOI (LiNbO3 លើអ៊ីសូឡង់) ទំហំ 8 អ៊ីញ សម្រាប់ឧបករណ៍កែប្រែអុបទិក មគ្គុទ្ទេសក៍រលក សៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា
ដ្យាក្រាមលម្អិត
សេចក្តីផ្តើម
បន្ទះសៀគ្វីលីចូមនីអូបេតលើអ៊ីសូឡង់ (LNOI) គឺជាសម្ភារៈទំនើបមួយដែលប្រើក្នុងកម្មវិធីអុបទិក និងអេឡិចត្រូនិចទំនើបៗជាច្រើន។ បន្ទះសៀគ្វីទាំងនេះត្រូវបានផលិតឡើងដោយការផ្ទេរស្រទាប់ស្តើងនៃលីចូមនីអូបេត (LiNbO₃) ទៅលើស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ ជាធម្មតាស៊ីលីកុន ឬសម្ភារៈសមស្របផ្សេងទៀត ដោយប្រើបច្ចេកទេសទំនើបដូចជាការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង និងការភ្ជាប់បន្ទះសៀគ្វី។ បច្ចេកវិទ្យា LNOI ចែករំលែកភាពស្រដៀងគ្នាជាច្រើនជាមួយបច្ចេកវិទ្យាបន្ទះសៀគ្វីស៊ីលីកុនលើអ៊ីសូឡង់ (SOI) ប៉ុន្តែទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីលក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិកតែមួយគត់របស់លីចូមនីអូបេត ដែលជាសម្ភារៈដែលត្រូវបានគេស្គាល់ដោយសារលក្ខណៈអុបទិក piezoelectric, pyroelectric និងមិនមែនលីនេអ៊ែររបស់វា។
បន្ទះសៀគ្វី LNOI ទទួលបានការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុងវិស័យដូចជា អុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា ទូរគមនាគមន៍ និងការគណនាកង់ទិច ដោយសារតែដំណើរការដ៏អស្ចារ្យរបស់វានៅក្នុងកម្មវិធីប្រេកង់ខ្ពស់ និងល្បឿនលឿន។ បន្ទះសៀគ្វីទាំងនេះត្រូវបានផលិតឡើងដោយប្រើបច្ចេកទេស "Smart-cut" ដែលអាចឱ្យមានការគ្រប់គ្រងយ៉ាងច្បាស់លាស់លើកម្រាស់នៃខ្សែភាពយន្តស្តើងលីចូមនីអូបេត ដែលធានាថាបន្ទះសៀគ្វីទាំងនេះបំពេញតាមលក្ខណៈបច្ចេកទេសដែលត្រូវការសម្រាប់កម្មវិធីផ្សេងៗ។
គោលការណ៍
ដំណើរការនៃការបង្កើតបន្ទះ LNOI ចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងគ្រីស្តាល់លីចូមនីអូបេតដ៏ធំមួយ។ គ្រីស្តាល់នេះឆ្លងកាត់ការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង ដែលអ៊ីយ៉ុងអេលីយ៉ូមថាមពលខ្ពស់ត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងផ្ទៃនៃគ្រីស្តាល់លីចូមនីអូបេត។ អ៊ីយ៉ុងទាំងនេះជ្រាបចូលទៅក្នុងគ្រីស្តាល់ដល់ជម្រៅជាក់លាក់មួយ ហើយរំខានដល់រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ ដោយបង្កើតជាប្លង់ផុយស្រួយមួយដែលក្រោយមកអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីបំបែកគ្រីស្តាល់ទៅជាស្រទាប់ស្តើងៗ។ ថាមពលជាក់លាក់នៃអ៊ីយ៉ុងអេលីយ៉ូមគ្រប់គ្រងជម្រៅនៃការផ្សាំ ដែលប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើកម្រាស់នៃស្រទាប់លីចូមនីអូបេតចុងក្រោយ។
បន្ទាប់ពីការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង គ្រីស្តាល់លីចូមនីអូបេតត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោមដោយប្រើបច្ចេកទេសមួយហៅថា ការភ្ជាប់បន្ទះសៀគ្វី។ ដំណើរការភ្ជាប់ជាធម្មតាប្រើវិធីសាស្ត្រភ្ជាប់ដោយផ្ទាល់ ដែលផ្ទៃទាំងពីរ (គ្រីស្តាល់លីចូមនីអូបេតដែលផ្សាំអ៊ីយ៉ុង និងស្រទាប់ខាងក្រោម) ត្រូវបានសង្កត់ជាមួយគ្នាក្រោមសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងសម្ពាធដើម្បីបង្កើតចំណងដ៏រឹងមាំ។ ក្នុងករណីខ្លះ សម្ភារៈស្អិតដូចជា benzocyclobutene (BCB) អាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការគាំទ្របន្ថែម។
បន្ទាប់ពីការភ្ជាប់គ្នា បន្ទះបន្ទះនេះឆ្លងកាត់ដំណើរការ annealing ដើម្បីជួសជុលការខូចខាតណាមួយដែលបណ្តាលមកពីការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង និងដើម្បីបង្កើនចំណងរវាងស្រទាប់នានា។ ដំណើរការ annealing ក៏ជួយឱ្យស្រទាប់លីចូមនីអូបេតស្តើងផ្តាច់ចេញពីគ្រីស្តាល់ដើម ដោយបន្សល់ទុកស្រទាប់លីចូមនីអូបេតស្តើង និងមានគុណភាពខ្ពស់ ដែលអាចប្រើសម្រាប់ការផលិតឧបករណ៍។
លក្ខណៈបច្ចេកទេស
បន្ទះសៀគ្វី LNOI ត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយលក្ខណៈបច្ចេកទេសសំខាន់ៗមួយចំនួនដែលធានានូវភាពសមស្របសម្រាប់កម្មវិធីដែលមានដំណើរការខ្ពស់។ ទាំងនេះរួមមាន៖
លក្ខណៈបច្ចេកទេសសម្ភារៈ
| សម្ភារៈ | លក្ខណៈបច្ចេកទេស |
| សម្ភារៈ | ដូចគ្នា៖ LiNbO3 |
| គុណភាពសម្ភារៈ | ពពុះ ឬសារធាតុផ្សំ <100μm |
| ការតំរង់ទិស | កាត់រាងអក្សរ Y ±0.2° |
| ដង់ស៊ីតេ | ៤,៦៥ ក្រាម/សង់ទីម៉ែត្រគូប |
| សីតុណ្ហភាពគុយរី | ១១៤២ ±១អង្សាសេ |
| តម្លាភាព | >95% ក្នុងចន្លោះ 450-700 nm (កម្រាស់ 10 mm) |
លក្ខណៈបច្ចេកទេសផលិតកម្ម
| ប៉ារ៉ាម៉ែត្រ | លក្ខណៈបច្ចេកទេស |
| អង្កត់ផ្ចិត | ១៥០ ម.ម ±០.២ ម.ម |
| កម្រាស់ | ៣៥០ មីក្រូម៉ែត្រ ±១០ មីក្រូម៉ែត្រ |
| ភាពរាបស្មើ | <1.3 μm |
| ការប្រែប្រួលកម្រាស់សរុប (TTV) | រួញ <70 μm @ បន្ទះ wafer ទំហំ 150 mm |
| ការប្រែប្រួលកម្រាស់ក្នុងស្រុក (LTV) | <70 μm @ បន្ទះស្តើងទំហំ 150 mm |
| ភាពរដុប | Rq ≤0.5 nm (តម្លៃ AFM RMS) |
| គុណភាពផ្ទៃ | ៤០-២០ |
| ភាគល្អិត (មិនអាចដកចេញបាន) | ភាគល្អិត 100-200 μm ≤3 |
| បន្ទះសៀគ្វី | <300 μm (បន្ទះស្តើងពេញ គ្មានតំបន់ហាមឃាត់) |
| ស្នាមប្រេះ | គ្មានស្នាមប្រេះ (បន្ទះសៀគ្វីពេញ) |
| ការបំពុល | គ្មានស្នាមប្រឡាក់ដែលមិនអាចដកចេញបាន (បន្ទះសៀគ្វីពេញ) |
| ភាពស្របគ្នា | <៣០ វិនាទីអ័ក្ស |
| ប្លង់យោងទិសដៅ (អ័ក្ស X) | ៤៧ ±២ ម.ម |
កម្មវិធី
បន្ទះសៀគ្វី LNOI ត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងកម្មវិធីជាច្រើនប្រភេទដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិពិសេសរបស់វា ជាពិសេសនៅក្នុងវិស័យហ្វូតូនិក ទូរគមនាគមន៍ និងបច្ចេកវិទ្យាកង់ទិច។ កម្មវិធីសំខាន់ៗមួយចំនួនរួមមាន៖
អុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា៖បន្ទះសៀគ្វី LNOI ត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងសៀគ្វីអុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា ដែលពួកវាអាចឱ្យឧបករណ៍ហ្វូតូនិកដំណើរការខ្ពស់ដូចជាឧបករណ៍កែប្រែ រលកណែនាំ និងឧបករណ៍រំញ័រ។ លក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិកមិនមែនលីនេអ៊ែរខ្ពស់នៃលីចូមនីអូបេតធ្វើឱ្យវាក្លាយជាជម្រើសដ៏ល្អសម្រាប់កម្មវិធីដែលត្រូវការការរៀបចំពន្លឺប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។
ទូរគមនាគមន៍៖បន្ទះស្តើង LNOI ត្រូវបានប្រើក្នុងឧបករណ៍កែប្រែពន្លឺ ដែលជាសមាសធាតុសំខាន់ៗក្នុងប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងល្បឿនលឿន រួមទាំងបណ្តាញខ្សែកាបអុបទិកផងដែរ។ សមត្ថភាពក្នុងការកែប្រែពន្លឺនៅប្រេកង់ខ្ពស់ធ្វើឱ្យបន្ទះស្តើង LNOI ល្អសម្រាប់ប្រព័ន្ធទូរគមនាគមន៍ទំនើប។
ការគណនាកង់ទិច៖នៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាកង់ទិច បន្ទះសៀគ្វី LNOI ត្រូវបានប្រើដើម្បីផលិតគ្រឿងបន្លាស់សម្រាប់កុំព្យូទ័រកង់ទិច និងប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងកង់ទិច។ លក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិកមិនមែនលីនេអ៊ែររបស់ LNOI ត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីបង្កើតគូហ្វូតុងដែលជាប់គ្នា ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការចែកចាយសោកង់ទិច និងការអ៊ិនគ្រីបកង់ទិច។
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា៖បន្ទះស្តើង LNOI ត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងកម្មវិធីចាប់សញ្ញាផ្សេងៗ រួមទាំងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាអុបទិក និងសូរស័ព្ទ។ សមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការធ្វើអន្តរកម្មជាមួយទាំងពន្លឺ និងសំឡេងធ្វើឱ្យវាអាចប្រើប្រាស់បានច្រើនប្រភេទសម្រាប់បច្ចេកវិទ្យាចាប់សញ្ញាប្រភេទផ្សេងៗ។
សំណួរដែលសួរញឹកញាប់
Q:តើបច្ចេកវិទ្យា LNOI ជាអ្វី?
ក: បច្ចេកវិទ្យា LNOI ពាក់ព័ន្ធនឹងការផ្ទេរខ្សែភាពយន្តលីចូមនីអូបេតស្តើងមួយទៅលើស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ ជាធម្មតាស៊ីលីកុន។ បច្ចេកវិទ្យានេះទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីលក្ខណៈសម្បត្តិពិសេសៗរបស់លីចូមនីអូបេត ដូចជាលក្ខណៈអុបទិកមិនលីនេអ៊ែរខ្ពស់របស់វា ភីហ្សូអេឡិចត្រិចស៊ីធី និងភីរ៉ូអេឡិចត្រិចស៊ីធី ដែលធ្វើឱ្យវាល្អសម្រាប់អុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា និងទូរគមនាគមន៍។
Q:តើអ្វីជាភាពខុសគ្នារវាងបន្ទះសៀគ្វី LNOI និង SOI?
ក៖ បន្ទះសៀគ្វី LNOI និង SOI ទាំងពីរគឺស្រដៀងគ្នា ដោយពួកវាមានស្រទាប់ស្តើងនៃសម្ភារៈដែលភ្ជាប់ទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បន្ទះសៀគ្វី LNOI ប្រើប្រាស់លីចូមនីអូបេតជាសម្ភារៈខ្សែភាពយន្តស្តើង ខណៈពេលដែលបន្ទះសៀគ្វី SOI ប្រើស៊ីលីកុន។ ភាពខុសគ្នាសំខាន់ស្ថិតនៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសម្ភារៈខ្សែភាពយន្តស្តើង ដោយ LNOI ផ្តល់នូវលក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិក និង piezoelectric ខ្ពស់ជាង។
Q:តើអ្វីទៅជាគុណសម្បត្តិនៃការប្រើប្រាស់បន្ទះស្តើង LNOI?
ក: គុណសម្បត្តិចម្បងនៃបន្ទះសៀគ្វី LNOI រួមមានលក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិកដ៏ល្អឥតខ្ចោះរបស់វា ដូចជាមេគុណអុបទិកមិនមែនលីនេអ៊ែរខ្ពស់ និងកម្លាំងមេកានិចរបស់វា។ លក្ខណៈទាំងនេះធ្វើឱ្យបន្ទះសៀគ្វី LNOI ល្អសម្រាប់ប្រើប្រាស់ក្នុងកម្មវិធីល្បឿនលឿន ប្រេកង់ខ្ពស់ និងកង់ទិច។
Q:តើបន្ទះ LNOI អាចប្រើសម្រាប់កម្មវិធីកង់ទិចបានទេ?
ក៖ បាទ/ចាស៎ បន្ទះសៀគ្វី LNOI ត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាកង់ទិច ដោយសារតែសមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការបង្កើតគូហ្វូតុងដែលជាប់គ្នា និងភាពឆបគ្នារបស់វាជាមួយនឹងហ្វូតុងរួមបញ្ចូលគ្នា។ លក្ខណៈសម្បត្តិទាំងនេះមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់កម្មវិធីក្នុងការគណនាកង់ទិច ការទំនាក់ទំនង និងការអ៊ិនគ្រីប។
Q:តើកម្រាស់ធម្មតានៃខ្សែភាពយន្ត LNOI គឺជាអ្វី?
ក៖ ខ្សែភាពយន្ត LNOI ជាធម្មតាមានកម្រាស់ចាប់ពីពីរបីរយណាណូម៉ែត្រ រហូតដល់ច្រើនមីក្រូម៉ែត្រ អាស្រ័យលើការប្រើប្រាស់ជាក់លាក់។ កម្រាស់ត្រូវបានគ្រប់គ្រងក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការបញ្ចូលអ៊ីយ៉ុង។
