A szigetelőn elhelyezett vékonyrétegű lítium-niobát (LNOI) szeletek fejlett fotonikus hordozók, amelyeket integrált optikai, mikrohullámú fotonikus és kvantumrendszerekben használnak.
A szerkezet egy SiO₂ szigetelőrétegre rögzített, szilícium-aljzaton nyugvó, egykristályos lítium-niobát vékonyrétegből áll.
Ez a konfiguráció erős optikai bezárást, rendkívül alacsony terjedési veszteséget és magas elektro-optikai hatékonyságot biztosít, ami az integrált fotonika egyik legfontosabb platformjává teszi.
Mi az a vékonyrétegű lítium-niobát (TFLN)?
A vékonyrétegű lítium-niobát (TFLN) egy mikrométernél kisebb kristályos LiNbO₃ réteget jelöl, amelyet optikai hullámvezető és elektrooptikai alkalmazásokhoz fejlesztettek ki.
A hagyományos lítium-niobáttal összehasonlítva a TFLN szűkebb optikai korlátozást, kisebb eszközméretet és nagyobb integrációs sűrűséget tesz lehetővé.
A TFLN-t általában LNOI-szilíciumlapkákra építik fel, hogy egy teljes integrált fotonikus platformot hozzanak létre.
Fő jellemzők
- Rendkívül alacsony optikai veszteség < 0,05 dB/cm 1550 nm-en
- Magas elektro-optikai együttható (r₃₃ akár 90 pm/V)
- Kompatibilitás szubmikronos hullámvezetőkkel (<1 μm)
- CMOS-kompatibilis integráció Si/SiN platformokkal
- Kiváló hőstabilitás (kb. 1140 °C-os Curie-hőmérséklet)
- Többféle kristálycsiszolás: X-csiszolás / Y-csiszolás / Z-csiszolás
- Szilíciumlapka-méretek: 3 hüvelyk / 4 hüvelyk / 6 hüvelyk / 8 hüvelyk
Oszlop szerkezete
| Réteg | Anyag | Funkció |
|---|---|---|
| Felső réteg | LiNbO₃ vékonyréteg (TFLN) | Elektro-optikai és nemlineáris optikai funkciók |
| Középső réteg | SiO₂ (beágyazott oxid) | Optikai szigetelés és korlátozás |
| Alsó réteg | Cínium / Kvarc / Zafír | Mechanikai támogatás és CMOS-kompatibilitás |
Műszaki specifikációk
A szelet műszaki adatai
| Paraméter | Érték |
|---|---|
| A szelet átmérője | 3″, 4″, 6″, 8″ |
| Teljes vastagság | 525 ± 25 μm |
| Íj | ±50 μm |
| Warp | <50 μm |
| LTV | <1,5 μm (5×5 mm², 95%) |
Vékonyrétegű lítium-niobát réteg
| Paraméter | Érték |
|---|---|
| Anyag | Egykristályos LiNbO₃ |
| Vastagság | 300 nm – 1000 nm |
| Iránymeghatározás pontossága | ±0,5° |
| Felületi érdesség | Ra < 1 nm |
| Kötési hibák | 1 mm-nél nagyobb hibák nincsenek |
Beágyazott oxidréteg (SiO₂)
| Paraméter | Érték |
|---|---|
| Anyag | SiO₂ |
| Vastagság | 100 nm – 2 μm (testreszabható) |
| Egyenletesség | ±5% |
Gyártási folyamat
Az LNOI-szeleteket félvezetőipari minőségű eljárásokkal gyártják:
- Ionbeültetés a rétegek szabályozott elválasztásához
- Oszlopok rögzítése szigetelő hordozókra
- Magas hőmérsékletű hőkezelés a kristályok stabilizálása érdekében
- Kémiai-mechanikus polírozás (CMP) a felület kiegyenlítéséhez
- Végső optikai és szerkezeti minőség-ellenőrzés
Főbb alkalmazási területek
- Nagy sebességű optikai adatátvitel (100G–800G modulátorok)
- Kvantumfotonika (összefonódott fotonok előállítása, QKD-rendszerek)
- Mikrohullámú fotonika (rádiófrekvenciás jelfeldolgozás, milliméteres hullámhosszú rendszerek)
- Nemlineáris optika (frekvenciakonverzió, optikai fésűk)
- Integrált érzékelőrendszerek (biokémiai és optikai rezonátorok)
Teljesítménybeli előny a tömeges LiNbO₃-hoz képest
| Ingatlan | LiNbO₃ ömlesztett formában | LNOI vékonyréteg |
|---|---|---|
| Optikai veszteség | Magasabb | <0,05 dB/cm |
| Integráció | Alacsony | Nagy sűrűségű fotonika |
| A készülék mérete | Nagy | mikron alatti méret |
| CMOS-kompatibilitás | Nem | Igen |
| Modulációs hatékonyság | Mérsékelt | Magas (Vπ ~1 V elérhető) |
Testreszabási lehetőségek
| Opció | Leírás |
|---|---|
| Kristályvágás | X-vágás / Y-vágás / Z-vágás |
| Filmvastagság | 300 nm – 1000 nm |
| Hordozóanyag | Cínium / Kvarc / Zafír |
| Oxidréteg | 100 nm – 2 μm (egyedi) |
| Dopping | MgO-val adalékolt LiNbO₃ kapható |
Minőségellenőrzés
| Tesztfeladat | Módszer |
|---|---|
| Optikai veszteség | Hullámvezető terjedési vizsgálat |
| Felületi érdesség | AFM-mérés |
| Vastagság egyenletessége | Térképrendszer |
| A kötés minősége | IR-vizsgálat |
| Laposság | Oszlopmérnöki mérés |
Mérnöki szakértelem
ZMSH teljes körű támogatást nyújt az LNOI-szilíciumlapok fejlesztéséhez:
- Vékonyréteg-tervezés optimalizálása
- A szilíciumlapok összekapcsolásának technológiai tervezése
- Fotonikus eszközök gyártásának támogatása
- Nanofabrikáció (EBL / IBE)
- Optikai teljesítmény vizsgálata és validálása
Alkalmas mind a kutatás-fejlesztési prototípusok gyártására, mind pedig a legfeljebb 8 hüvelykes szilíciumlapkák kis sorozatú gyártására.
GYIK
Mire szolgál az LNOI?
Az LNOI-lemezeket széles körben használják az optikai kommunikációban, a kvantumfotonikában, a nemlineáris optikában és az integrált fotonikus áramkörökben.
Mekkora a vékonyréteg jellemző vastagsága?
A lítium-niobát vékonyrétegek vastagsága általában 300 nm és 1000 nm között mozog.
Miért érdemes az LNOI-t használni a tömeges lítium-niobát helyett?
Az LNOI alacsonyabb optikai veszteséget, nagyobb integrációs sűrűséget és CMOS-kompatibilis fotonikus integrációt kínál.
Az LNOI integrálható-e a szilícium-fotonikával?
Igen, az LNOI teljes mértékben kompatibilis a szilícium- és szilícium-nitrid fotonikus platformokkal.
Request a Quote for Thin-Film Lithium Niobate on Insulator LNOI Wafers for Integrated Photonic Applications
Tell us your required specifications, dimensions, quantity, application and technical requirements. You can also provide drawings or additional project information. Our technical team will review your requirements and reply as soon as possible.
Értékelések
Még nincsenek értékelések.