សម្ភារៈលីចូម tantalate (LTOI) ស្រទាប់ស្តើងកំពុងលេចចេញជាកម្លាំងថ្មីដ៏សំខាន់មួយនៅក្នុងវិស័យអុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា។ នៅឆ្នាំនេះ ការងារកម្រិតខ្ពស់ជាច្រើនលើឧបករណ៍កែប្រែ LTOI ត្រូវបានបោះពុម្ពផ្សាយ ជាមួយនឹងបន្ទះ LTOI ដែលមានគុណភាពខ្ពស់ដែលផ្តល់ដោយសាស្ត្រាចារ្យ Xin Ou មកពីវិទ្យាស្ថានមីក្រូប្រព័ន្ធ និងបច្ចេកវិទ្យាព័ត៌មានសៀងហៃ និងដំណើរការឆ្លាក់រលកដែលមានគុណភាពខ្ពស់ដែលបង្កើតឡើងដោយក្រុមរបស់សាស្ត្រាចារ្យ Kippenberg នៅ EPFL ប្រទេសស្វីស។ កិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងសហការរបស់ពួកគេបានបង្ហាញលទ្ធផលគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍។ លើសពីនេះ ក្រុមស្រាវជ្រាវមកពីសាកលវិទ្យាល័យ Zhejiang ដឹកនាំដោយសាស្ត្រាចារ្យ Liu Liu និងសាកលវិទ្យាល័យ Harvard ដឹកនាំដោយសាស្ត្រាចារ្យ Loncar ក៏បានរាយការណ៍អំពីឧបករណ៍កែប្រែ LTOI ដែលមានល្បឿនលឿន និងមានស្ថេរភាពខ្ពស់ផងដែរ។
ក្នុងនាមជាសាច់ញាតិជិតស្និទ្ធរបស់លីចូមនីអូបេតស្រទាប់ស្តើង (LNOI) LTOI រក្សាបាននូវលក្ខណៈម៉ូឌុលល្បឿនលឿន និងការបាត់បង់ទាបរបស់លីចូមនីអូបេត ខណៈពេលដែលក៏ផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិដូចជាតម្លៃទាប អាំងហ្វ្រេសង់ទាប និងផលប៉ះពាល់ពន្លឺតិច។ ការប្រៀបធៀបលក្ខណៈសំខាន់ៗនៃវត្ថុធាតុទាំងពីរត្រូវបានបង្ហាញខាងក្រោម។
◆ ភាពស្រដៀងគ្នារវាងលីចូមតានតាឡាត (LTOI) និងលីចូមនីអូបេត (LNOI)
①សន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ៖២.១២ ទល់នឹង ២.២១
នេះបញ្ជាក់ថាវិមាត្ររលកមគ្គុទ្ទេសក៍របៀបតែមួយ កាំពត់កោង និងទំហំឧបករណ៍អកម្មទូទៅដែលផ្អែកលើសម្ភារៈទាំងពីរគឺស្រដៀងគ្នាខ្លាំងណាស់ ហើយដំណើរការភ្ជាប់សរសៃរបស់វាក៏អាចប្រៀបធៀបបានដែរ។ ជាមួយនឹងការឆ្លាក់រលកមគ្គុទ្ទេសក៍ល្អ សម្ភារៈទាំងពីរអាចសម្រេចបាននូវការបាត់បង់ការបញ្ចូល<0.1 dB/cm2។ EPFL រាយការណ៍ពីការបាត់បង់រលកនាំផ្លូវ 5.6 dB/m2។
②មេគុណអេឡិចត្រូអុបទិក៖៣០.៥ រសៀល/វី ធៀបនឹង ៣០.៩ រសៀល/វី
ប្រសិទ្ធភាពនៃការកែប្រែគឺអាចប្រៀបធៀបបានសម្រាប់សម្ភារៈទាំងពីរ ដោយការកែប្រែផ្អែកលើឥទ្ធិពល Pockels ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានកម្រិតបញ្ជូនខ្ពស់។ បច្ចុប្បន្ន ឧបករណ៍កែប្រែ LTOI អាចសម្រេចបាននូវដំណើរការ 400G ក្នុងមួយគន្លង ជាមួយនឹងកម្រិតបញ្ជូនលើសពី 110 GHz។
ទី៣គម្លាតកម្រិតបញ្ជូន៖៣,៩៣ eV ធៀបនឹង ៣,៧៨ eV
សម្ភារៈទាំងពីរមានបង្អួចថ្លាធំទូលាយ ដែលគាំទ្រដល់កម្មវិធីចាប់ពីរលកពន្លឺដែលអាចមើលឃើញរហូតដល់រលកពន្លឺអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ ដោយគ្មានការស្រូបយកនៅក្នុងក្រុមទំនាក់ទំនង។
④មេគុណមិនមែនលីនេអ៊ែរលំដាប់ទីពីរ (d33):ម៉ោង ២១ យប់/V ទល់នឹង ម៉ោង ២៧ យប់/V
ប្រសិនបើប្រើសម្រាប់កម្មវិធីមិនមែនលីនេអ៊ែរដូចជា ការបង្កើតអាម៉ូនិកទីពីរ (SHG) ការបង្កើតប្រេកង់ខុសគ្នា (DFG) ឬការបង្កើតប្រេកង់ផលបូក (SFG) ប្រសិទ្ធភាពបំលែងនៃវត្ថុធាតុទាំងពីរគួរតែស្រដៀងគ្នាណាស់។
◆ អត្ថប្រយោជន៍ផ្នែកថ្លៃដើមរវាង LTOI និង LNOI
①ថ្លៃដើមរៀបចំនំវ៉ាហ្វើរទាបជាង
LNOI តម្រូវឱ្យមានការដាក់បញ្ចូលអ៊ីយ៉ុង He សម្រាប់ការបំបែកស្រទាប់ ដែលមានប្រសិទ្ធភាពអ៊ីយ៉ូដទាប។ ផ្ទុយទៅវិញ LTOI ប្រើការដាក់បញ្ចូលអ៊ីយ៉ុង H សម្រាប់ការបំបែក ស្រដៀងគ្នាទៅនឹង SOI ជាមួយនឹងប្រសិទ្ធភាពនៃការបំបែកស្រទាប់ខ្ពស់ជាង LNOI ជាង 10 ដង។ នេះបណ្តាលឱ្យមានភាពខុសគ្នាគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃតម្លៃសម្រាប់បន្ទះសៀគ្វីទំហំ 6 អ៊ីញ៖ 300 ដុល្លារធៀបនឹង 2000 ដុល្លារ ដែលជាការកាត់បន្ថយថ្លៃដើម 85%។
②វាត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយរួចហើយនៅក្នុងទីផ្សារអេឡិចត្រូនិចប្រើប្រាស់សម្រាប់តម្រងសូរស័ព្ទ។(៧៥០,០០០ គ្រឿងជារៀងរាល់ឆ្នាំ ត្រូវបានប្រើប្រាស់ដោយក្រុមហ៊ុន Samsung, Apple, Sony ជាដើម)។
◆ គុណសម្បត្តិនៃការអនុវត្ត LTOI ធៀបនឹង LNOI
①ពិការភាពសម្ភារៈតិចជាងមុន ឥទ្ធិពលពន្លឺខ្សោយជាងមុន និងមានស្ថេរភាពជាងមុន
ដំបូងឡើយ ឧបករណ៍កែប្រែ LNOI ជារឿយៗបានបង្ហាញពីការរសាត់ចំណុចលំអៀង ដែលជាចម្បងដោយសារការប្រមូលផ្ដុំបន្ទុកដែលបណ្តាលមកពីពិការភាពនៅចំណុចប្រសព្វនៃរលក។ ប្រសិនបើមិនបានព្យាបាលទេ ឧបករណ៍ទាំងនេះអាចចំណាយពេលរហូតដល់មួយថ្ងៃដើម្បីឲ្យមានស្ថេរភាព។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ វិធីសាស្ត្រផ្សេងៗត្រូវបានបង្កើតឡើងដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានេះ ដូចជាការប្រើប្រាស់ការស្រោបដោយអុកស៊ីដលោហៈ ការធ្វើឲ្យមានប៉ូលស្រទាប់ខាងក្រោម និងការធ្វើឲ្យក្តៅ ដែលធ្វើឲ្យបញ្ហានេះភាគច្រើនអាចគ្រប់គ្រងបានឥឡូវនេះ។
ផ្ទុយទៅវិញ LTOI មានពិការភាពសម្ភារៈតិចជាង ដែលនាំឱ្យមានបាតុភូតរសាត់ថយចុះគួរឱ្យកត់សម្គាល់។ ទោះបីជាគ្មានដំណើរការបន្ថែមក៏ដោយ ចំណុចប្រតិបត្តិការរបស់វានៅតែមានស្ថេរភាព។ លទ្ធផលស្រដៀងគ្នានេះត្រូវបានរាយការណ៍ដោយ EPFL, Harvard និង Zhejiang University។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការប្រៀបធៀបជារឿយៗប្រើឧបករណ៍កែប្រែ LNOI ដែលមិនបានព្យាបាល ដែលអាចមិនយុត្តិធម៌ទាំងស្រុង។ ជាមួយនឹងដំណើរការ ដំណើរការនៃសម្ភារៈទាំងពីរទំនងជាស្រដៀងគ្នា។ ភាពខុសគ្នាចម្បងស្ថិតនៅក្នុង LTOI ដែលត្រូវការជំហានដំណើរការបន្ថែមតិចជាង។
②ការបញ្ចេញពន្លឺ Birefringence ទាបជាង៖ ០,០០៤ ទល់នឹង ០,០៧
ការបញ្ចេញពន្លឺពីរកម្រិតខ្ពស់នៃលីចូមនីអូបេត (LNOI) អាចជាបញ្ហាប្រឈមនៅពេលខ្លះ ជាពិសេសនៅពេលដែលការពត់នៃរលកនាំផ្លូវអាចបណ្តាលឱ្យមានការភ្ជាប់ម៉ូដ និងការលាយម៉ូដ។ នៅក្នុង LNOI ស្តើង ការពត់នៅក្នុងរលកនាំផ្លូវអាចបំលែងពន្លឺ TE ទៅជាពន្លឺ TM ដោយផ្នែក ដែលធ្វើឱ្យស្មុគស្មាញដល់ការផលិតឧបករណ៍អកម្មមួយចំនួន ដូចជាតម្រងជាដើម។
ជាមួយ LTOI ការបញ្ចេញពន្លឺពីរស្រទាប់ទាបលុបបំបាត់បញ្ហានេះ ដែលអាចធ្វើឱ្យវាកាន់តែងាយស្រួលក្នុងការអភិវឌ្ឍឧបករណ៍អកម្មដែលមានដំណើរការខ្ពស់។ EPFL ក៏បានរាយការណ៍ពីលទ្ធផលគួរឱ្យកត់សម្គាល់ផងដែរ ដោយទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីការបញ្ចេញពន្លឺពីរស្រទាប់ទាបរបស់ LTOI និងអវត្តមាននៃការឆ្លងកាត់របៀប ដើម្បីសម្រេចបាននូវការបង្កើតសិតសក់ប្រេកង់អេឡិចត្រូអុបទិកវិសាលគមធំទូលាយជាមួយនឹងការគ្រប់គ្រងការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយរាបស្មើនៅទូទាំងជួរវិសាលគមធំទូលាយ។ នេះបាននាំឱ្យមានកម្រិតបញ្ជូនសិតសក់ 450 nm ដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ជាមួយនឹងបន្ទាត់សិតសក់ជាង 2000 ដែលធំជាងអ្វីដែលអាចសម្រេចបានជាមួយលីចូមនីអូបេតច្រើនដង។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងសិតសក់ប្រេកង់អុបទិក Kerr សិតសក់អេឡិចត្រូអុបទិកផ្តល់នូវអត្ថប្រយោជន៍នៃការគ្មានកម្រិតកំណត់ និងមានស្ថេរភាពជាង ទោះបីជាពួកវាត្រូវការការបញ្ចូលមីក្រូវ៉េវថាមពលខ្ពស់ក៏ដោយ។
ទី៣កម្រិតនៃការខូចខាតអុបទិកខ្ពស់ជាង
កម្រិតនៃការខូចខាតអុបទិករបស់ LTOI គឺទ្វេដងនៃ LNOI ដែលផ្តល់នូវអត្ថប្រយោជន៍ក្នុងកម្មវិធីមិនមែនលីនេអ៊ែរ (និងកម្មវិធីស្រូបយកភាពល្អឥតខ្ចោះដែលអាចកើតមាននាពេលអនាគត)។ កម្រិតថាមពលម៉ូឌុលអុបទិកបច្ចុប្បន្នទំនងជាមិនបំផ្លាញលីចូម niobate ទេ។
④ឥទ្ធិពលរ៉ាម៉ានទាប
នេះក៏ទាក់ទងនឹងកម្មវិធីមិនមែនលីនេអ៊ែរផងដែរ។ លីចូមនីអូបេតមានឥទ្ធិពលរ៉ាម៉ានខ្លាំង ដែលនៅក្នុងកម្មវិធីសិតប្រេកង់អុបទិក Kerr អាចនាំឱ្យមានការបង្កើតពន្លឺរ៉ាម៉ានដែលមិនចង់បាន និងទទួលបានការប្រកួតប្រជែង ដែលការពារសិតប្រេកង់អុបទិកលីចូមនីអូបេតកាត់ x ពីការឈានដល់ស្ថានភាពសូលីតុង។ ជាមួយ LTOI ឥទ្ធិពលរ៉ាម៉ានអាចត្រូវបានបង្ក្រាបតាមរយៈការរចនាទិសដៅគ្រីស្តាល់ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យ LTOI កាត់ x សម្រេចបាននូវការបង្កើតសិតប្រេកង់អុបទិកសូលីតុង។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យមានការរួមបញ្ចូល monolithic នៃសិតប្រេកង់អុបទិកសូលីតុងជាមួយនឹងម៉ូឌុលល្បឿនលឿន ដែលជាស្នាដៃមួយដែលមិនអាចសម្រេចបានជាមួយ LNOI។
◆ ហេតុអ្វីបានជាលីចូមតង់តាឡាត (LTOI) ស្រទាប់ស្តើងមិនត្រូវបានលើកឡើងពីមុនមក?
លីចូម តង់តាឡាត មានសីតុណ្ហភាព Curie ទាបជាងលីចូម នីអូបេត (610°C ទល់នឹង 1157°C)។ មុនពេលការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យា heterointegration (XOI) ឧបករណ៍កែប្រែលីចូម នីអូបេត ត្រូវបានផលិតឡើងដោយប្រើការសាយភាយទីតានីញ៉ូម ដែលតម្រូវឱ្យមានការដុតនៅសីតុណ្ហភាពលើសពី 1000°C ដែលធ្វើឱ្យ LTOI មិនស័ក្តិសម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូរសព្វថ្ងៃនេះឆ្ពោះទៅរកការប្រើប្រាស់ស្រទាប់ខាងក្រោមអ៊ីសូឡង់ និងការឆ្លាក់រលកសម្រាប់ការបង្កើតឧបករណ៍កែប្រែ សីតុណ្ហភាព Curie 610°C គឺគ្រប់គ្រាន់ហើយ។
◆ តើលីចូមតង់តាឡាតហ្វីលស្តើង (LTOI) នឹងជំនួសលីចូមនីអូបេតហ្វីលស្តើង (TFLN) ដែរឬទេ?
ដោយផ្អែកលើការស្រាវជ្រាវបច្ចុប្បន្ន LTOI ផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិក្នុងការអនុវត្តអកម្ម ស្ថេរភាព និងថ្លៃដើមផលិតកម្មទ្រង់ទ្រាយធំ ដោយគ្មានគុណវិបត្តិជាក់ស្តែង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ LTOI មិនលើសពីលីចូមនីអូបេតក្នុងការអនុវត្តម៉ូឌុលទេ ហើយបញ្ហាស្ថេរភាពជាមួយ LNOI មានដំណោះស្រាយដែលគេស្គាល់។ សម្រាប់ម៉ូឌុល DR ទំនាក់ទំនង មានតម្រូវការតិចតួចបំផុតសម្រាប់សមាសធាតុអកម្ម (ហើយស៊ីលីកុននីទ្រីតអាចត្រូវបានប្រើប្រសិនបើចាំបាច់)។ លើសពីនេះ ការវិនិយោគថ្មីត្រូវបានទាមទារដើម្បីបង្កើតឡើងវិញនូវដំណើរការឆ្លាក់កម្រិតវ៉ាហ្វឺរ បច្ចេកទេសអ៊ីតេរ៉ូអ៊ីនតេរ៉ូអ៊ីត និងការធ្វើតេស្តភាពជឿជាក់ (ការលំបាកជាមួយនឹងការឆ្លាក់លីចូមនីអូបេតមិនមែនជាមគ្គុទ្ទេសក៍រលកទេ ប៉ុន្តែសម្រេចបាននូវការឆ្លាក់កម្រិតវ៉ាហ្វឺរទិន្នផលខ្ពស់)។ ដូច្នេះ ដើម្បីប្រកួតប្រជែងជាមួយនឹងជំហរដែលបានបង្កើតឡើងរបស់លីចូមនីអូបេត LTOI អាចត្រូវស្វែងរកគុណសម្បត្តិបន្ថែមទៀត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ខាងសិក្សា LTOI ផ្តល់នូវសក្តានុពលស្រាវជ្រាវដ៏សំខាន់សម្រាប់ប្រព័ន្ធរួមបញ្ចូលគ្នានៅលើបន្ទះឈីប ដូចជាសិតសក់អេឡិចត្រូអុបទិកដែលមានវិសាលភាព octave, PPLT, ឧបករណ៍បែងចែករលក soliton និង AWG និងឧបករណ៍កែប្រែអារេ។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ខែវិច្ឆិកា-០៨-២០២៤