තුනී පටල ලිතියම් ටැන්ටලේට් (LTOI) ද්රව්ය ඒකාබද්ධ දෘෂ්ටි ක්ෂේත්‍රයේ සැලකිය යුතු නව බලවේගයක් ලෙස මතුවෙමින් තිබේ. මෙම වසරේ, ෂැංහයි ක්ෂුද්‍ර පද්ධති සහ තොරතුරු තාක්‍ෂණ ආයතනයේ මහාචාර්ය Xin Ou විසින් සපයන ලද උසස් තත්ත්වයේ LTOI වේෆර් සහ EPFL හි මහාචාර්ය කිපෙන්බර්ග්ගේ කණ්ඩායම විසින් වැඩි දියුණු කරන ලද උසස් තත්ත්වයේ තරංග මාර්ගෝපදේශක කැටයම් ක්‍රියාවලීන් සමඟින් LTOI මොඩියුලේටර් පිළිබඳ ඉහළ මට්ටමේ කෘති කිහිපයක් ප්‍රකාශයට පත් කර ඇත. , ස්විට්සර්ලන්තය. ඔවුන්ගේ සහයෝගී උත්සාහයන් ආකර්ෂණීය ප්රතිඵල පෙන්නුම් කර ඇත. මීට අමතරව, මහාචාර්ය ලියු ලියුගේ නායකත්වයෙන් යුත් Zhejiang විශ්ව විද්‍යාලයේ සහ මහාචාර්ය Loncar විසින් නායකත්වය දෙන Harvard විශ්ව විද්‍යාලයේ පර්යේෂණ කණ්ඩායම් ද අධිවේගී, අධි-ස්ථායී LTOI මොඩියුලේටර් පිළිබඳව වාර්තා කර ඇත.
තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් (LNOI) හි සමීප ඥාතියෙකු ලෙස, LTOI ලිතියම් නියෝබේට් හි අධිවේගී මොඩියුලේෂන් සහ අඩු පාඩු ලක්ෂණ රඳවා තබා ගන්නා අතරම අඩු පිරිවැය, අඩු ද්වි-ප්‍රතිවර්තනය සහ අඩු ප්‍රභා වර්තන බලපෑම් වැනි වාසි ද ලබා දෙයි. ද්රව්ය දෙකෙහි ප්රධාන ලක්ෂණ සංසන්දනය කිරීම පහත දැක්වේ.
◆ Lithium Tantalate (LTOI) සහ Lithium Niobate (LNOI) අතර සමානකම්
①වර්තන දර්ශකය:2.12 එදිරිව 2.21
මෙයින් ඇඟවෙන්නේ ද්රව්ය දෙකම මත පදනම් වූ තනි මාදිලියේ තරංග මාර්ගෝපදේශ මානයන්, නැමීමේ අරය සහ පොදු නිෂ්ක්‍රීය උපාංග ප්‍රමාණයන් ඉතා සමාන වන අතර ඒවායේ තන්තු සම්බන්ධ කිරීමේ ක්‍රියාකාරිත්වය ද සැසඳිය හැකි බවයි. හොඳ තරංග මාර්ගෝපදේශක කැටයම් කිරීමකින්, ද්රව්ය දෙකටම ඇතුල් කිරීමේ පාඩුවක් ලබා ගත හැක<0.1 dB/cm. EPFL 5.6 dB/m තරංග මාර්ගෝපදේශ අලාභයක් වාර්තා කරයි.
②විද්‍යුත් දෘෂ්ටි සංගුණකය:30.5 pm/V එදිරිව 30.9 pm/V
මොඩියුලේෂන් කාර්යක්ෂමතාවය ද්රව්ය දෙකටම සංසන්දනය කළ හැකි අතර, Pockels බලපෑම මත පදනම් වූ මොඩියුලේෂන් සමඟ, ඉහළ කලාප පළලකට ඉඩ සලසයි. දැනට, LTOI මොඩියුලේටර් 110 GHz ඉක්මවන කලාප පළලක් සමඟින් එක් මංතීරුවකට 400G කාර්ය සාධනයක් ලබා ගැනීමට හැකියාව ඇත.
③බෑන්ඩ් ගැප්:3.93 eV එදිරිව 3.78 eV
මෙම ද්රව්ය දෙකටම පුළුල් විනිවිද පෙනෙන කවුළුවක් ඇත, දෘශ්‍ය සිට අධෝරක්ත තරංග ආයාම දක්වා යෙදුම් සඳහා සහය වන අතර, සන්නිවේදන කලාපවල අවශෝෂණයකින් තොරව.
④දෙවන අනුපිළිවෙල රේඛීය නොවන සංගුණකය (d33):21 pm/V එදිරිව ප.ව 27/V
දෙවන හාර්මොනික් උත්පාදනය (SHG), වෙනස-සංඛ්‍යාත උත්පාදනය (DFG) හෝ එකතුව-සංඛ්‍යාත උත්පාදනය (SFG) වැනි රේඛීය නොවන යෙදුම් සඳහා භාවිතා කරන්නේ නම්, ද්රව්ය දෙකෙහි පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව බෙහෙවින් සමාන විය යුතුය.
◆ LTOI එදිරිව LNOI හි පිරිවැය වාසිය
①අඩු වේෆර් සකස් කිරීමේ පිරිවැය
LNOI හට අඩු අයනීකරණ කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇති ස්ථර වෙන් කිරීම සඳහා He අයන තැන්පත් කිරීම අවශ්ය වේ. ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධව, LTOI වෙන් කිරීම සඳහා H අයන තැන්පත් කිරීම භාවිතා කරයි, SOI හා සමානව, LNOI වලට වඩා 10 ගුණයකින් වැඩි delamination කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇත. මෙය අඟල්-6 වේෆර් සඳහා සැලකිය යුතු මිල වෙනසක් ඇති කරයි: $300 එදිරිව $2000, 85% පිරිවැය අඩු කිරීමකි.
②එය දැනටමත් ධ්වනි පෙරහන් සඳහා පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික වෙළඳපොලේ බහුලව භාවිතා වේ(වාර්ෂිකව ඒකක 750,000, Samsung, Apple, Sony, ආදිය භාවිතා කරයි).
◆ LTOI එදිරිව LNOI හි කාර්ය සාධන වාසි
①අඩු ද්රව්ය දෝෂ, දුර්වල ප්‍රභා වර්තන ආචරණය, වැඩි ස්ථායිතාව
මුලදී, LNOI මොඩියුලේටර් බොහෝ විට පක්ෂග්‍රාහී ලක්ෂ්‍ය ප්ලාවිතය ප්‍රදර්ශනය කරන ලදී, මූලික වශයෙන් තරංග මාර්ගෝපදේශ අතුරුමුහුණතේ දෝෂ හේතුවෙන් ආරෝපණ සමුච්චය වීම හේතු විය. ප්‍රතිකාර නොකළහොත්, මෙම උපාංග ස්ථායී වීමට දිනක් දක්වා ගත විය හැක. කෙසේ වෙතත්, මෙම ගැටළුව විසඳීම සඳහා ලෝහ ඔක්සයිඩ් ආවරණ භාවිතා කිරීම, උපස්ථර ධ්‍රැවීකරණය සහ ඇනීල් කිරීම වැනි විවිධ ක්‍රම දියුණු කරන ලද අතර, මෙම ගැටළුව දැන් බොහෝ දුරට කළමනාකරණය කළ හැකිය.
ඊට වෙනස්ව, LTOI හි අඩු ද්රව්ය දෝෂ ඇති අතර, සැලකිය යුතු ලෙස ප්ලාවිත සංසිද්ධි අඩු කරයි. අතිරේක සැකසුම් නොමැතිව වුවද, එහි මෙහෙයුම් ලක්ෂ්යය සාපේක්ෂව ස්ථායීව පවතී. සමාන ප්රතිඵල EPFL, Harvard සහ Zhejiang විශ්වවිද්‍යාලය විසින් වාර්තා කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, සැසඳීමේදී බොහෝ විට ප්‍රතිකාර නොකළ LNOI මොඩියුලේටර් භාවිතා කරයි, එය සම්පූර්ණයෙන්ම සාධාරණ නොවිය හැක; සැකසීමේදී, ද්රව්ය දෙකේම ක්‍රියාකාරිත්වය සමාන වේ. ප්රධාන වෙනස පවතින්නේ LTOI හි අමතර සැකසුම් පියවර කිහිපයක් අවශ්ය වේ.
②පහළ බයිර්ෆ්‍රිංගන්ස්: 0.004 එදිරිව 0.07
ලිතියම් නියෝබේට් (LNOI) හි ඉහළ ද්වි-ප්‍රතිවර්තනය විටෙක අභියෝගාත්මක විය හැකිය, විශේෂයෙන් තරංග මාර්ගෝපදේශ නැමීම් මාදිලි සම්බන්ධ කිරීම සහ මාදිලි දෙමුහුන්කරණයට හේතු විය හැක. තුනී LNOI වලදී, තරංග මාර්ගෝපදේශයේ වංගුවකට TE ආලෝකය අර්ධ වශයෙන් TM ආලෝකය බවට පරිවර්තනය කළ හැකි අතර, පෙරහන් වැනි ඇතැම් නිෂ්ක්‍රීය උපාංග නිපදවීම සංකීර්ණ කරයි.
LTOI සමඟින්, අඩු birefringence මෙම ගැටලුව ඉවත් කරයි, ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත නිෂ්ක්‍රීය උපාංග සංවර්ධනය කිරීම පහසු කරයි. EPFL විසින් සැලකිය යුතු ප්රතිඵල වාර්තා කර ඇති අතර, LTOI හි අඩු බයිර්ෆ්‍රිංගන්ස් සහ ප්‍රකාරය-හරස් නොපැමිණීම මගින් පුළුල් වර්ණාවලි පරාසයක් හරහා පැතලි විසරණ පාලනයක් සහිත අතිශය පුළුල් පරාසයක විද්‍යුත් දෘශ්‍ය සංඛ්‍යාත පනා උත්පාදනය ලබා ගැනීමට හැකි විය. මෙහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලිතියම් නියෝබේට් සමඟ ලබා ගත හැකි ප්‍රමාණයට වඩා කිහිප ගුණයකින් විශාල පනා රේඛා 2000කට අධික ප්‍රමාණයකින් යුත් 450 nm පනා කලාප පළලක් ඇති විය. Kerr ප්‍රකාශ සංඛ්‍යාත පනා හා සසඳන විට, විද්‍යුත් දෘෂ්ටි පනාවලට අධි බලැති මයික්‍රෝවේව් ආදානයක් අවශ්ය වුවද, එළිපත්ත රහිත සහ වඩා ස්ථායී වීමේ වාසිය ලබා දේ.
③ඉහළ දෘශ්‍ය හානි සීමාව
LTOI හි දෘශ්‍ය හානි සීමාව LNOI මෙන් දෙගුණයක් වන අතර එය රේඛීය නොවන යෙදුම්වල (සහ අනාගත Coherent Perfect Absorption (CPO) යෙදුම්වල) වාසියක් ලබා දෙයි. වත්මන් දෘශ්‍ය මොඩියුල බල මට්ටම් ලිතියම් නයෝබේට් වලට හානි කිරීමට ඉඩ නැත.
④අඩු රාමන් බලපෑම
මෙය රේඛීය නොවන යෙදුම් සඳහා ද අදාළ වේ. Lithium niobate සතුව ප්‍රබල රාමන් ආචරණයක් ඇති අතර, Kerr දෘෂ්‍ය සංඛ්‍යාත පනා යෙදුම් වලදී අනවශ්‍ය රාමන් ආලෝක උත්පාදනයට සහ තරඟකාරීත්වය ලබා ගැනීමට හේතු විය හැක, x-cut lithium niobate දෘශ්‍ය සංඛ්‍යාත පනා සොලිටන් තත්වයට පැමිණීම වළක්වයි. LTOI සමඟින්, ස්ඵටික දිශානතිය නිර්මාණය හරහා රමන් ආචරණය යටපත් කළ හැකි අතර, x-cut LTOI හට සොලිටන් දෘශ්‍ය සංඛ්‍යාත පනා උත්පාදනය ලබා ගැනීමට ඉඩ සලසයි. මෙය අධිවේගී මොඩියුලේටර් සහිත සොලිටන් දෘෂ්‍ය සංඛ්‍යාත පනාවල මොනොලිතික් ඒකාබද්ධ කිරීම සක්‍රීය කරයි, එය LNOI සමඟ කළ නොහැක.
◆ Thin-Film Lithium Tantalate (LTOI) කලින් සඳහන් නොකළේ ඇයි?
ලිතියම් ටැන්ටලේට් ලිතියම් නයෝබේට් (610°C එදිරිව 1157°C)ට වඩා අඩු කියුරි උෂ්ණත්වයක් ඇත. heterointegration තාක්‍ෂණය (XOI) දියුණු වීමට පෙර, ලිතියම් නයෝබේට් මොඩියුලේටර් ටයිටේනියම් විසරණය භාවිතයෙන් නිෂ්පාදනය කරන ලද අතර, ඒ සඳහා 1000°C ට වඩා වැඩි උෂ්ණත්වයකදී ඇනීල් කිරීම අවශ්ය වන අතර, LTOI නුසුදුසු වේ. කෙසේ වෙතත්, මොඩියුලේටරය සෑදීම සඳහා පරිවාරක උපස්ථර සහ තරංග මාර්ගෝපදේශක කැටයම් භාවිතා කිරීම සඳහා අද මාරුවීමත් සමඟ, 610°C කියුරි උෂ්ණත්වය ප්‍රමාණවත් ප්‍රමාණයට වඩා වැඩිය.
◆ Thin-Film Lithium Tantalate (LTOI) Thin-Film Lithium Niobate (TFLN) ආදේශ කරයිද?
වත්මන් පර්යේෂණ මත පදනම්ව, LTOI කිසිදු පැහැදිලි අඩුපාඩුවක් නොමැතිව, උදාසීන කාර්ය සාධනය, ස්ථාවරත්වය සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදන පිරිවැයේ වාසි ලබා දෙයි. කෙසේ වෙතත්, LTOI මොඩියුලේෂන් කාර්ය සාධනය තුළ ලිතියම් නියෝබේට් අභිබවා නොයන අතර, LNOI සමඟ ස්ථායීතා ගැටළු සඳහා විසඳුම් තිබේ. සන්නිවේදන DR මොඩියුල සඳහා, උදාසීන සංරචක සඳහා අවම ඉල්ලුමක් පවතී (සහ අවශ්ය නම් සිලිකන් නයිට්රයිඩ් භාවිතා කළ හැක). මීට අමතරව, වේෆර් මට්ටමේ කැටයම් කිරීමේ ක්‍රියාවලීන්, විෂම ඒකාබද්ධතා ශිල්පීය ක්‍රම සහ විශ්වසනීයත්වය පරීක්ෂා කිරීම නැවත ස්ථාපිත කිරීම සඳහා නව ආයෝජන අවශ්ය වේ. එබැවින්, lithium niobate හි ස්ථාපිත ස්ථානය සමඟ තරඟ කිරීමට, LTOI හට තවත් වාසි අනාවරණය කර ගැනීමට අවශ්ය විය හැකිය. ශාස්ත්‍රීය වශයෙන්, කෙසේ වෙතත්, LTOI විසින්, අෂ්ටක විහිදෙන විද්‍යුත් දෘෂ්‍ය පනා, PPLT, soliton සහ AWG තරංග ආයාම බෙදීම් උපාංග සහ අරා මොඩියුලේටර් වැනි ඒකාබද්ධ ඔන්-චිප් පද්ධති සඳහා සැලකිය යුතු පර්යේෂණ විභවයක් ලබා දෙයි.
පසු කාලය: නොවැම්බර්-08-2024