Genel bakış

LNOI (Litium Niobate on Insulator) yüksek performanslı bir fotonik malzemedir.platform Etkinleştirilmişwafer düzeyinde heterojenentegrasyonTek bir...KristalLityum niobat (LN) ince filmBağlı Üzerinebir yalıtım oksitkatmanVe destekleyici bir substrat.kombinasyonlarmükemmel elektro-optik, doğrusal olmayan optik ve düşük-kayıp iletme özellikleriSon nesil fotonik için önemli bir malzeme haline getiriyor.Entegre devreler(PIC'ler)

Yapı &Özellikler

- Evet.resmedilmişüzerindePDF'nin 3. sayfası, LNOI waferinde üç...katmanYapı:

• Yukarıkatman: LN ince film (300~600 nm)
• Ortakatman: SiO2 (215 μm)
• Alt substrat: Si, SiC, Sapphire veya Quartz

Kullanılabilirkonfigürasyonlar:

• Wafer boyutu: 4 inç / 6 inç / 8 inç (ölçülebilir yol haritası)
• Kristal yönlendirmeZ kesimi, X kesimi, Y kesimi,DönüştürüldüY kesimi
• DopingSeçenekler: MgO (5 mol%), Er (1 mol%), vb.

Temel PerformansParametreler

Bu yüzden.6 inçlik levhalar(Sayfa 6'ya bakın):

• İnce film kalınlığı: 300~600 nm
• KalınlığıDeğişiklik: ≤ 40 nm
• Yüzeykabalık: ~0,19 nm RMS (sayfa 5 test sonucu)
• KusurluKontrol:
  • Boşluklar (>10 μm): <80
  • Parçacıklar (>0,3 μm): <200

Bu yüzden.8 inçlik levhalar(sayfa 9):

• KalınlığıDeğişiklikAralık: ~7.04 nm
• Boşluk: <100
• Süreç Süreklioptimize edilmiş

Optik ve Elektro-Optik Performansı

Testlere dayanarakveriler(sayfa 8):

• Modülasyon bant genişliği: >67 GHz
• Elektroptikverimlilik(Vπ·L): ~2.1 V·cm
• Ultra düşük optikkayıp(hattı genişliği ~ 0.78 pm)

Buözellikleri göstermekMükemmeluygunlukYüksek hızlı ve düşük-kayıpfotonikcihazlar.

Başvurular

• Fotonik Entegre Devre (PIC)
• Yüksek hızlı optik modülatörler (100G/400G/800G+)
• Mikrodalga fotonik
• Doğrusal olmayan optik (frekans dönüşümü, OPO vb.)
• Kuantum fotonik ve hassas algılama

Ana Avantajları

• Güçlü Pockels elektro-optik etkisi
• Ultra düşük yayılma kaybı
• CMOS uyumlu heterojen entegrasyon
• Büyük wafer boyutlarına kadar ölçeklenebilir (8 inç'e kadar)

ÖzellikleriLNOI Wafer

Lityum Niobate on Insulator (LNOI) levhalarının üretimi, malzeme bilimini ve gelişmiş imalat tekniklerini birleştiren karmaşık bir dizi adım içerir.Bu süreç, ince bir, silikon veya lityum niobat gibi yalıtım substratına bağlı yüksek kaliteli lityum niobat (LiNbO3) filmi.

Adım 1: İyon Ekim

LNOI levhalarının üretimindeki ilk adım iyon implantasyonunu içerir. Toplu lityum niobat kristali yüzeyine enjekte edilen yüksek enerjili helyum (He) iyonlarına maruz kalır.İyon ekleme makinesi helyum iyonlarını hızlandırıyor., belirli bir derinliğe kadar lityum niobat kristaline nüfuz eder.

Helium iyonlarının enerjisi, kristaldeki istenen derinliğe ulaşmak için dikkatlice kontrol edilir.Zayıf bir düzlemin oluşmasına yol açan atomik bozulmalara neden olur.Bu katman sonunda kristalin iki farklı katmana bölünmesine izin verecek.burada üst katman (katman A olarak adlandırılır) LNOI için gerekli olan ince lityum niobat filmi olur.

Bu ince filmin kalınlığı, helium iyonlarının enerjisiyle kontrol edilen yerleşim derinliğinden doğrudan etkilenir.Son filmde tekillik sağlamak için çok önemli olan.

Adım 2: Altyapı Hazırlanması

İyon ekim süreci tamamlandıktan sonra, bir sonraki adım, ince lityum niobat filmini destekleyecek altyapıyı hazırlamaktır.Genel substrat malzemeleri arasında silikon (Si) veya lityum niobat (LN) bulunur.Substrat, ince film için mekanik destek sağlamalı ve sonraki işleme aşamalarında uzun süreli istikrar sağlamalıdır.

Altyapıyı hazırlamak için, a SiO₂ (silicon dioxide) insulating layer is typically deposited onto the surface of the silicon substrate using techniques such as thermal oxidation or PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)Bu katman, lityum niobat filmi ve silikon substratı arasındaki yalıtım ortamı olarak hizmet eder.Yüzeyin tekdüze ve yapıştırma işlemine hazır olmasını sağlamak için kimyasal mekanik cilalama (CMP) işlemi uygulanır..

Adım 3: İnce Film Bağlantısı

Substrat hazırlandıktan sonra, bir sonraki adım, ince lityum niobat filmini (A katmanı) substratla bağlamaktır.180 derece döndürülür ve hazırlanmış substratın üzerine yerleştirilir.Bağlama işlemi tipik olarak bir wafer bağlama tekniği kullanılarak gerçekleştirilir.

Wafer bağlamasında, hem lityum niobat kristali hem de substrat yüksek basınç ve sıcaklığa maruz kalır, bu da iki yüzeyin güçlü bir şekilde yapışmasına neden olur.Doğrudan yapıştırma işlemi genellikle hiçbir yapıştırıcı malzeme gerektirmezAraştırma amaçları için, benzoksiklobuten (BCB), ek destek sağlamak için ara bir bağlama malzemesi olarak kullanılabilir.Ancak, uzun süreli istikrarının sınırlı olması nedeniyle ticari üretimde genellikle kullanılmamaktadır..

Adım 4: Gömmek ve Katman Bölme

Bağlama işleminden sonra, bağlanmış levha bir kızartma işlemine maruz kalır.ve ayrıca iyon ekim süreci nedeniyle oluşan herhangi bir hasarı onarmak için.

Arıtma sırasında, yapıştırılmış wafer belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılır ve belirli bir süre bu sıcaklıkta kalır.Bu süreç sadece yüz bağlarını güçlendirmekle kalmaz aynı zamanda iyon eklenmiş katmanda mikro kabarcıkların oluşmasına neden olurBu kabarcıklar yavaş yavaş lityum niobat katmanının (katman A) orijinal toplu lityum niobat kristallerinden (katman B) ayrılmasına neden olur.

Ayrılma gerçekleştikten sonra, iki katmanı birbirinden ayırmak için mekanik aletler kullanılır ve substrat üzerinde ince, yüksek kaliteli bir lityum niobat filmi (Katman A) kalır.Sıcaklık yavaş yavaş oda sıcaklığına düşürülür., kızartma ve katman ayırma işlemini tamamlıyor.

Adım 5: CMP düzleştirme

Lityum niobat katmanının ayrıldıktan sonra, LNOI levhasının yüzeyi tipik olarak kaba ve düzensizdir.wafer son bir kimyasal mekanik cilalama (CMP) işlemine tabi tutulur.. CMP, waferin yüzeyini pürüzsüzleştirir, geriye kalan herhangi bir kabalığı ortadan kaldırır ve ince filmin düz olmasını sağlar.

CMP işlemi, wafer üzerinde sonradan cihaz üretimi için kritik olan yüksek kaliteli bir sonlandırma elde etmek için gereklidir.Genellikle 0'dan daha az kaba (Rq)Atomik Kuvvet Mikroskopi (AFM) ile ölçülen 0,5 nm.

1S: Lityum tantalate ile lityum niobat aynı mı?- Hayır.

A: Hayır. Lityum tantalate (LiTaO3) ve lityum niobat (LiNbO3) farklı kimyasal kompozisyonlara sahip farklı malzemelerdir (Ta vs.Nb) ancak benzer bir kristal yapısını (R3c uzay grubu) ve ferroelektrik özelliklerini paylaşır.

2S: Lityum niobat perovskit midir?- Hayır.

A: Hayır. Lityum niobat, kanonik ABX3 perovskit yapısından farklı olan bir perovskit dışı yapıda (R3c uzay grubu) kristalleşir. Bununla birlikte, ABO3 benzeri oksijen oktaedral çerçevesi nedeniyle perovskit benzeri ferroelektrik davranış gösterir.