8 hazbeteko LNOI (LiNbO3 isolatzaile gainean) oblea modulatzaile optikoetarako, uhin-gidak zirkuitu integratuetarako
Diagrama zehatza
Sarrera
Isolatzaile gaineko litio niobatozko (LNOI) obleak hainbat aplikazio optiko eta elektroniko aurreratutan erabiltzen diren punta-puntako materialak dira. Oblea hauek litio niobato (LiNbO₃) geruza fin bat substratu isolatzaile batera transferituz ekoizten dira, normalean siliziora edo beste material egoki batera, ioien inplantazioa eta obleen lotura bezalako teknika sofistikatuak erabiliz. LNOI teknologiak antzekotasun asko ditu silizio isolatzaile gaineko (SOI) obleen teknologiarekin, baina litio niobatoaren propietate optiko bereziak aprobetxatzen ditu, bere ezaugarri optiko piezoelektriko, piroelektriko eta ez-linealengatik ezaguna den materiala.
LNOI oblek arreta handia piztu dute optika integratua, telekomunikazioak eta konputazio kuantikoa bezalako arloetan, maiztasun handiko eta abiadura handiko aplikazioetan duten errendimendu bikainagatik. Obleak "Smart-cut" teknika erabiliz ekoizten dira, eta horrek litio niobatozko film mehearen lodieraren kontrol zehatza ahalbidetzen du, oblek hainbat aplikaziotarako beharrezko zehaztapenak betetzen dituztela ziurtatuz.
Printzipioa
LNOI obleak sortzeko prozesua litio niobato kristal batekin hasten da. Kristala ioi inplantazio bat jasaten du, non energia handiko helio ioiak litio niobato kristalaren gainazalean sartzen diren. Ioi hauek kristala sakonera jakin bateraino sartzen dute eta kristal-egitura hausten dute, geroago kristala geruza meheetan banatzeko erabil daitekeen plano hauskor bat sortuz. Helio ioien energia espezifikoak inplantazioaren sakonera kontrolatzen du, eta horrek zuzenean eragiten du azken litio niobato geruzaren lodieran.
Ioi inplantazioaren ondoren, litio niobato kristala substratu bati lotzen zaio wafer lotura izeneko teknika bat erabiliz. Lotura-prozesuak normalean lotura zuzeneko metodo bat erabiltzen du, non bi gainazalak (ioi-inplantatutako litio niobato kristala eta substratua) tenperatura eta presio altuen pean elkartzen diren lotura sendo bat sortzeko. Kasu batzuetan, benzoziklobutenoa (BCB) bezalako itsasgarri material bat erabil daiteke euskarri gehigarri gisa.
Lotura egin ondoren, oblea erreketa prozesu batetik igarotzen da ioien inplantazioak eragindako kalteak konpontzeko eta geruzen arteko lotura hobetzeko. Erreketa prozesuak litio niobato geruza mehea jatorrizko kristaletik askatzen ere laguntzen du, gailuak fabrikatzeko erabil daitekeen litio niobato geruza mehe eta kalitate handiko bat utziz.
Zehaztapenak
LNOI obleak hainbat zehaztapen garrantzitsu dituzte, errendimendu handiko aplikazioetarako egokiak direla ziurtatzen dutenak. Hauek dira:
Materialen zehaztapenak.
| Materiala | Zehaztapenak |
| Materiala | Homogeneoa: LiNbO3 |
| Materialaren kalitatea | Burbuilak edo inklusioak <100μm |
| Orientazioa | Y ebakia ±0,2° |
| Dentsitatea | 4,65 g/cm³ |
| Curie tenperatura | 1142 ±1 °C |
| Gardentasuna | %95 baino gehiago 450-700 nm-ko tartean (10 mm-ko lodiera) |
Fabrikazio zehaztapenak.
| Parametroa | Espezifikazioa |
| Diametroa | 150 mm ±0,2 mm |
| Lodiera | 350 μm ±10 μm |
| Lautasuna | <1,3 μm |
| Lodiera Aldaketa Totala (TTV) | Deformazioa <70 μm @ 150 mm-ko oblea |
| Lodieraren Aldaketa Lokala (LTV) | <70 μm @ 150 mm-ko oblea |
| Zimurtasuna | Rq ≤0.5 nm (AFM RMS balioa) |
| Gainazalaren Kalitatea | 40-20 |
| Partikulak (Kendu ezinak) | 100-200 μm ≤3 partikula |
| Patata frijituak | <300 μm (oblea osoa, bazterketa-eremurik gabe) |
| Pitzadurak | Pitzadurarik gabe (oblea osoa) |
| Kutsadura | Ez dago kendu ezin diren orbanik (oblea osoa) |
| Paralelismoa | <30 arkosegundo |
| Orientazio Erreferentzia Planoa (X ardatza) | 47 ±2 mm |
Aplikazioak
LNOI obleak aplikazio sorta zabal batean erabiltzen dira, propietate bereziak dituztelako, batez ere fotonika, telekomunikazio eta teknologia kuantikoen arloetan. Aplikazio nagusietako batzuk hauek dira:
Optika integratua:LNOI obleak oso erabiliak dira zirkuitu optiko integratuetan, non errendimendu handiko gailu fotonikoak ahalbidetzen dituzten, hala nola modulatzaileak, uhin-gidak eta erresonadoreak. Litio niobatoaren propietate optiko ez-lineal handiak aukera bikaina bihurtzen dute argiaren manipulazio eraginkorra behar duten aplikazioetarako.
Telekomunikazioak:LNOI obleak modulatzaile optikoetan erabiltzen dira, eta hauek funtsezko osagaiak dira abiadura handiko komunikazio sistemetan, zuntz optikoko sareak barne. Argia maiztasun altuetan modulatzeko gaitasunak LNOI obleak aproposak bihurtzen ditu telekomunikazio sistema modernoetarako.
Konputazio kuantikoa:Teknologia kuantikoetan, LNOI obleak erabiltzen dira ordenagailu kuantikoetarako eta komunikazio-sistemetarako osagaiak fabrikatzeko. LNOIren propietate optiko ez-linealak erabiltzen dira fotoi bikote korapilatsuak sortzeko, eta hauek funtsezkoak dira gako kuantikoen banaketarako eta kriptografia kuantikorako.
Sentsoreak:LNOI obleak hainbat sentsore aplikaziotan erabiltzen dira, sentsore optiko eta akustikoetan barne. Argiarekin eta soinuarekin elkarreragiteko duten gaitasunak sentsore teknologia mota desberdinetarako moldagarriak bihurtzen ditu.
Maiz egiten diren galderak
Q:Zer da LNOI teknologia?
A:LNOI teknologiak litio niobatozko film mehe bat substratu isolatzaile batera transferitzean datza, normalean siliziora. Teknologia honek litio niobatoaren propietate bereziak aprobetxatzen ditu, hala nola bere ezaugarri optiko ez-lineal handiak, piezoelektrizitatea eta piroelektrizitatea, optika integratu eta telekomunikazioetarako aproposa bihurtuz.
Q:Zein da LNOI eta SOI obleten arteko aldea?
A: LNOI eta SOI obleak antzekoak dira, substratu bati lotutako material geruza fin batez osatuta baitaude. Hala ere, LNOI obletek litio niobatoa erabiltzen dute film meheko material gisa, eta SOI obletek, berriz, silizioa. Desberdintasun nagusia film meheko materialaren propietateetan datza, LNOIk propietate optiko eta piezoelektriko hobeak eskaintzen baititu.
Q:Zeintzuk dira LNOI obleak erabiltzearen abantailak?
A: LNOI obleten abantaila nagusien artean, propietate optiko bikainak daude, hala nola koefiziente optiko ez-lineal altuak, eta erresistentzia mekanikoa. Ezaugarri hauek LNOI obleak aproposak bihurtzen dituzte abiadura handiko, maiztasun handiko eta aplikazio kuantikoetan erabiltzeko.
Q:LNOI obleak erabil al daitezke aplikazio kuantikoetarako?
A: Bai, LNOI obleak asko erabiltzen dira teknologia kuantikoetan, fotoi bikote korapilatsuak sortzeko duten gaitasunagatik eta fotonika integratuarekin duten bateragarritasunagatik. Propietate hauek funtsezkoak dira konputazio kuantikoan, komunikazioan eta kriptografian aplikatzeko.
Q:Zein da LNOI filmen lodiera tipikoa?
A:LNOI filmen lodiera normalean ehunka nanometro batzuetatik hainbat mikrometrora bitartekoa da, aplikazio espezifikoaren arabera. Lodiera ioien inplantazio prozesuan kontrolatzen da.
