දෘශ්‍ය මොඩියුලේටර් සඳහා අඟල් 8 LNOI (LiNbO3 පරිවාරකය) වේෆර් තරංග මාර්ගෝපදේශ ඒකාබද්ධ පරිපථ
විස්තරාත්මක රූප සටහන
හැඳින්වීම
ලිතියම් නියෝබේට් ඔන් ඉන්සියුලේටර් (LNOI) වේෆර් යනු විවිධ දියුණු දෘශ්‍ය සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික යෙදුම්වල භාවිතා වන අති නවීන ද්‍රව්‍යයකි. මෙම වේෆර් නිපදවනු ලබන්නේ ලිතියම් නියෝබේට් (LiNbO₃) තුනී ස්ථරයක් පරිවාරක උපස්ථරයක් මතට, සාමාන්‍යයෙන් සිලිකන් හෝ වෙනත් සුදුසු ද්‍රව්‍යයක් මතට මාරු කිරීමෙනි, අයන බද්ධ කිරීම සහ වේෆර් බන්ධනය වැනි නවීන ශිල්පීය ක්‍රම භාවිතා කරයි. LNOI තාක්ෂණය සිලිකන් ඔන් ඉන්සියුලේටර් (SOI) වේෆර් තාක්ෂණය සමඟ බොහෝ සමානකම් බෙදා ගනී, නමුත් එහි පීසෝ ඉලෙක්ට්‍රික්, පයිරෝ ඉලෙක්ට්‍රික් සහ රේඛීය නොවන දෘශ්‍ය ලක්ෂණ සඳහා ප්‍රසිද්ධ ද්‍රව්‍යයක් වන ලිතියම් නියෝබේට් හි අද්විතීය දෘශ්‍ය ගුණාංගවලින් ප්‍රයෝජන ගනී.
අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධිවේගී යෙදුම්වල ඒවායේ උසස් ක්‍රියාකාරිත්වය හේතුවෙන් ඒකාබද්ධ දෘශ්‍ය විද්‍යාව, විදුලි සංදේශ සහ ක්වොන්ටම් පරිගණකකරණය වැනි ක්ෂේත්‍රවල LNOI වේෆර් සැලකිය යුතු අවධානයක් දිනාගෙන ඇත. ලිතියම් නියෝබේට් තුනී පටලයේ ඝණකම නිවැරදිව පාලනය කිරීමට ඉඩ සලසන "ස්මාර්ට්-කට්" තාක්ෂණය භාවිතයෙන් වේෆර් නිෂ්පාදනය කරනු ලැබේ, එමඟින් වේෆර් විවිධ යෙදුම් සඳහා අවශ්‍ය පිරිවිතරයන් සපුරාලන බව සහතික කරයි.
මූලධර්මය
LNOI වේෆර් නිර්මාණය කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ආරම්භ වන්නේ තොග ලිතියම් නියෝබේට් ස්ඵටිකයකින් ය. ස්ඵටිකය අයන බද්ධ කිරීමකට භාජනය වන අතර එහිදී අධි ශක්ති හීලියම් අයන ලිතියම් නියෝබේට් ස්ඵටිකයේ මතුපිටට හඳුන්වා දෙනු ලැබේ. මෙම අයන ස්ඵටිකය නිශ්චිත ගැඹුරකට විනිවිද ගොස් ස්ඵටික ව්‍යුහය කඩාකප්පල් කරයි, පසුව ස්ඵටිකය තුනී ස්ථරවලට වෙන් කිරීමට භාවිතා කළ හැකි බිඳෙන සුළු තලයක් නිර්මාණය කරයි. හීලියම් අයනවල නිශ්චිත ශක්තිය බද්ධ කිරීමේ ගැඹුර පාලනය කරයි, එය අවසාන ලිතියම් නියෝබේට් ස්ථරයේ ඝනකමට සෘජුවම බලපායි.
අයන බද්ධ කිරීමෙන් පසු, ලිතියම් නියෝබේට් ස්ඵටිකය වේෆර් බන්ධනය ලෙස හැඳින්වෙන තාක්ෂණයක් භාවිතයෙන් උපස්ථරයකට බන්ධනය වේ. බන්ධන ක්‍රියාවලිය සාමාන්‍යයෙන් සෘජු බන්ධන ක්‍රමයක් භාවිතා කරයි, එහිදී මතුපිට දෙක (අයන-බද්ධ කරන ලද ලිතියම් නියෝබේට් ස්ඵටිකය සහ උපස්ථරය) ඉහළ උෂ්ණත්වයක් සහ පීඩනයක් යටතේ එකට තද කර ශක්තිමත් බන්ධනයක් ඇති කරයි. සමහර අවස්ථාවලදී, අමතර ආධාරකයක් සඳහා බෙන්සොසයික්ලොබියුටීන් (BCB) වැනි ඇලවුම් ද්‍රව්‍යයක් භාවිතා කළ හැකිය.
බන්ධනයෙන් පසුව, අයන බද්ධ කිරීම නිසා සිදුවන ඕනෑම හානියක් අලුත්වැඩියා කිරීමට සහ ස්ථර අතර බන්ධනය වැඩි දියුණු කිරීමට වේෆරය ඇනීලිං ක්‍රියාවලියකට භාජනය වේ. ඇනීලිං ක්‍රියාවලිය තුනී ලිතියම් නියෝබේට් ස්ථරය මුල් ස්ඵටිකයෙන් වෙන් කිරීමට උපකාරී වන අතර, උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිතා කළ හැකි තුනී, උසස් තත්ත්වයේ ලිතියම් නියෝබේට් තට්ටුවක් ඉතිරි කරයි.
පිරිවිතර
LNOI වේෆර්, ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත යෙදුම් සඳහා ඒවායේ යෝග්‍යතාවය සහතික කරන වැදගත් පිරිවිතර කිහිපයකින් සංලක්ෂිත වේ. මේවාට ඇතුළත් වන්නේ:
ද්රව්ය පිරිවිතර
| ද්රව්ය | පිරිවිතර |
| ද්රව්ය | සමජාතීය: LiNbO3 |
| ද්‍රව්‍යමය ගුණාත්මකභාවය | බුබුලු හෝ ඇතුළත් කිරීම් <100μm |
| දිශානතිය | Y-කැපීම ±0.2° |
| ඝනත්වය | 4.65 g/cm³ |
| කියුරි උෂ්ණත්වය | 1142 ±1°C |
| විනිවිදභාවය | >450-700 nm පරාසයේ 95% (ඝනකම 10 mm) |
නිෂ්පාදන පිරිවිතර
| පරාමිතිය | පිරිවිතර |
| විෂ්කම්භය | 150 මි.මී. ± 0.2 මි.මී. |
| ඝනකම | 350 μm ±10 μm |
| පැතලි බව | <1.3 μm |
| මුළු ඝනකම විචලනය (TTV) | වෝර්ප් <70 μm @ 150 mm වේෆරය |
| දේශීය ඝනකම විචලනය (LTV) | 150 මි.මී. වේෆරයෙහි 70 μm |
| රළුබව | Rq ≤0.5 nm (AFM RMS අගය) |
| මතුපිට ගුණාත්මකභාවය | 40-20 |
| අංශු (ඉවත් කළ නොහැකි) | 100-200 μm ≤3 අංශු |
| චිප්ස් | <300 μm (සම්පූර්ණ වේෆර්, බැහැර කිරීමේ කලාපයක් නොමැත) |
| ඉරිතැලීම් | ඉරිතැලීම් නැත (සම්පූර්ණ වේෆර්) |
| දූෂණය | ඉවත් කළ නොහැකි පැල්ලම් නොමැත (සම්පූර්ණ වේෆර්) |
| සමාන්තරකරණය | චාප තත්පර 30 යි |
| දිශානති යොමු තලය (X-අක්ෂය) | 47 ±2 මි.මී. |
අයදුම්පත්
LNOI වේෆර් ඒවායේ අද්විතීය ගුණාංග නිසා, විශේෂයෙන් ෆෝටෝනික්ස්, විදුලි සංදේශ සහ ක්වොන්ටම් තාක්ෂණයන් යන ක්ෂේත්‍රවල පුළුල් පරාසයක යෙදුම්වල භාවිතා වේ. ප්‍රධාන යෙදුම් කිහිපයක් අතරට:
ඒකාබද්ධ දෘෂ්ටි විද්‍යාව:LNOI වේෆර්, මොඩියුලේටර්, තරංග මාර්ගෝපදේශ සහ අනුනාදක වැනි ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත ෆෝටෝනික් උපාංග සක්‍රීය කරන ඒකාබද්ධ දෘශ්‍ය පරිපථවල බහුලව භාවිතා වේ. ලිතියම් නියෝබේට් හි ඉහළ රේඛීය නොවන දෘශ්‍ය ගුණාංග නිසා කාර්යක්ෂම ආලෝක හැසිරවීමක් අවශ්‍ය යෙදුම් සඳහා එය විශිෂ්ට තේරීමක් වේ.
විදුලි සංදේශ:ෆයිබර් ඔප්ටික් ජාල ඇතුළු අධිවේගී සන්නිවේදන පද්ධතිවල අත්‍යවශ්‍ය සංරචක වන දෘශ්‍ය මොඩියුලේටර්වල LNOI වේෆර් භාවිතා වේ. ඉහළ සංඛ්‍යාතවලදී ආලෝකය මොඩියුලේට් කිරීමේ හැකියාව LNOI වේෆර් නවීන විදුලි සංදේශ පද්ධති සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ.
ක්වොන්ටම් පරිගණනය:ක්වොන්ටම් තාක්ෂණයන්හි දී, ක්වොන්ටම් පරිගණක සහ ක්වොන්ටම් සන්නිවේදන පද්ධති සඳහා සංරචක නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා LNOI වේෆර් භාවිතා කරයි. LNOI හි රේඛීය නොවන දෘශ්‍ය ගුණාංග, ක්වොන්ටම් යතුරු ව්‍යාප්තිය සහ ක්වොන්ටම් ගුප්ත විද්‍යාව සඳහා ඉතා වැදගත් වන පැටලී ඇති ෆෝටෝන යුගල නිර්මාණය කිරීම සඳහා උත්තෝලනය කර ඇත.
සංවේදක:LNOI වේෆර් දෘශ්‍ය සහ ධ්වනි සංවේදක ඇතුළු විවිධ සංවේදක යෙදුම්වල භාවිතා වේ. ආලෝකය සහ ශබ්දය යන දෙකම සමඟ අන්තර් ක්‍රියා කිරීමේ හැකියාව විවිධ සංවේදක තාක්ෂණයන් සඳහා ඒවා බහුකාර්ය කරයි.
නිති අසන පැණ
Q:LNOI තාක්ෂණය යනු කුමක්ද?
A:LNOI තාක්‍ෂණයට තුනී ලිතියම් නියෝබේට් පටලයක් පරිවාරක උපස්ථරයක් මතට මාරු කිරීම ඇතුළත් වේ, සාමාන්‍යයෙන් සිලිකන්. මෙම තාක්ෂණය ලිතියම් නියෝබේට් හි ඉහළ රේඛීය නොවන දෘශ්‍ය ලක්ෂණ, පීසෝ විද්‍යුත් විද්‍යාව සහ පයිරෝ විද්‍යුත් විද්‍යාව වැනි අද්විතීය ගුණාංග උත්තේජනය කරයි, එය ඒකාබද්ධ දෘශ්‍ය විද්‍යාව සහ විදුලි සංදේශ සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ.
Q:LNOI සහ SOI වේෆර් අතර වෙනස කුමක්ද?
A:LNOI සහ SOI වේෆර් දෙකම සමාන වන්නේ ඒවා උපස්ථරයකට බන්ධනය වූ තුනී ද්රව්ය ස්ථරයකින් සමන්විත වන බැවිනි. කෙසේ වෙතත්, LNOI වේෆර් තුනී පටල ද්රව්ය ලෙස ලිතියම් නියෝබේට් භාවිතා කරන අතර SOI වේෆර් සිලිකන් භාවිතා කරයි. ප්‍රධාන වෙනස පවතින්නේ තුනී පටල ද්‍රව්‍යයේ ගුණාංගවල වන අතර LNOI උසස් දෘශ්‍ය සහ පීසෝ ඉලෙක්ට්‍රික් ගුණාංග ලබා දෙයි.
Q:LNOI වේෆර් භාවිතා කිරීමේ වාසි මොනවාද?
A:LNOI වේෆර්වල ප්‍රධාන වාසි අතර ඉහළ රේඛීය නොවන දෘශ්‍ය සංගුණක සහ ඒවායේ යාන්ත්‍රික ශක්තිය වැනි විශිෂ්ට දෘශ්‍ය ගුණාංග ඇතුළත් වේ. මෙම ලක්ෂණ LNOI වේෆර් අධිවේගී, අධි-සංඛ්‍යාත සහ ක්වොන්ටම් යෙදුම්වල භාවිතය සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ.
Q:ක්වොන්ටම් යෙදුම් සඳහා LNOI වේෆර් භාවිතා කළ හැකිද?
A:ඔව්, LNOI වේෆර් ක්වොන්ටම් තාක්ෂණයන්හි බහුලව භාවිතා වන්නේ ඒවාට පැටලී ඇති ෆෝටෝන යුගල ජනනය කිරීමේ හැකියාව සහ ඒකාබද්ධ ෆෝටෝනික්ස් සමඟ ගැළපීම නිසාය. ක්වොන්ටම් පරිගණනය, සන්නිවේදනය සහ ගුප්ත ලේඛන විද්‍යාවේ යෙදුම් සඳහා මෙම ගුණාංග ඉතා වැදගත් වේ.
Q:LNOI පටලවල සාමාන්‍ය ඝනකම කොපමණද?
A:LNOI පටල සාමාන්‍යයෙන් නැනෝමීටර සිය ගණනක සිට මයික්‍රෝමීටර කිහිපයක් දක්වා ඝනකමකින් යුක්ත වන අතර එය නිශ්චිත යෙදුම මත රඳා පවතී. අයන බද්ධ කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී ඝණකම පාලනය වේ.
