絶縁体上ニオブ酸リチウム（LNOI）薄膜ウェハーは、集積光学、マイクロ波フォトニクス、および量子システムに使用される先進的なフォトニクス基板である。.
この構造は、SiO₂絶縁層上に接合され、シリコン基板に支持された単結晶ニオブ酸リチウム薄膜から構成されている。.
この構成は、強力な光閉じ込め効果、極めて低い伝搬損失、および高い電気光学効率を実現しており、集積フォトニクスの重要な基盤となっています。.
薄膜ニオブ酸リチウム（TFLN）とは
薄膜ニオブ酸リチウム（TFLN）とは、光導波路や電気光学用途向けに設計された、サブミクロンサイズの結晶性LiNbO₃層を指す。.
バルクニオブ酸リチウムと比較して、TFLNはより高い光閉じ込め効率、より小型のデバイスサイズ、およびより高い集積密度を実現します。.
TFLNは通常、LNOIウェハー上に実装され、完全な集積フォトニックプラットフォームを構成します。.
主な特徴
- 1550 nmにおける光損失が0.05 dB/cm未満の超低損失
- 高い電気光学係数（r₃₃：最大90 pm/V）
- サブミクロン波導管との互換性（1 μm未満）
- Si／SiNプラットフォームとのCMOS互換性のある統合
- 高い熱安定性（キュリー温度：約1140°C）
- 複数の結晶カット：Xカット／Yカット／Zカット
- ウェハーのサイズ：3インチ／4インチ／6インチ／8インチ
ウェハーの構造
| レイヤー | 素材 | 機能 |
|---|---|---|
| 最上層 | LiNbO₃薄膜（TFLN） | 電気光学および非線形光学機能 |
| 中間層 | SiO₂（埋込酸化膜） | 光の分離と閉じ込め |
| 最下層 | シリコン / クォーツ / サファイア | 機械的サポートおよびCMOS互換性 |
技術仕様
ウェハーの仕様
| パラメータ | 価値 |
|---|---|
| ウェーハの直径 | 3インチ、4インチ、6インチ、8インチ |
| 総厚 | 525 ± 25 μm |
| お辞儀 | ±50 μm |
| ワープ | 50 μm未満 |
| LTV | 1.5 μm未満（5×5 mm²、95%） |
ニオブ酸リチウム薄膜層
| パラメータ | 価値 |
|---|---|
| 素材 | 単結晶LiNbO₃ |
| 厚さ | 300 nm ～ 1000 nm |
| 方位精度 | ±0.5° |
| 表面粗さ | Ra < 1 nm |
| 接合不良 | 1 mmを超える欠陥がないこと |
埋込酸化膜（SiO₂）
| パラメータ | 価値 |
|---|---|
| 素材 | SiO₂ |
| 厚さ | 100 nm ～ 2 μm（カスタマイズ可能） |
| 均一性 | ±5% |
製造工程
LNOIウェハーは、半導体グレードのプロセスを使用して製造されています：
- 層の制御された分離のためのイオン注入
- 絶縁基板へのウェハーボンディング
- 結晶安定化のための高温アニール
- 表面平坦化のための化学機械研磨（CMP）
- 最終的な光学・構造品質検査
主な用途
- 高速光通信（100G～800G変調器）
- 量子フォトニクス（もつれ光子の生成、QKDシステム）
- マイクロ波フォトニクス（RF信号処理、ミリ波システム）
- 非線形光学（周波数変換、光コーム）
- 統合型センシングシステム（生化学的および光学共振器）
性能上の優位性：バルクLiNbO₃との比較
| プロパティ | LiNbO₃のバルク | LNOI薄膜 |
|---|---|---|
| 光損失 | より高い | <0.05 dB/cm |
| 統合 | 低い | 高密度フォトニクス |
| デバイスのサイズ | 大きい | サブミクロン規模 |
| CMOS互換性 | いいえ | はい |
| 変調効率 | 中程度 | 高（Vπ 約1Vが可能） |
カスタマイズ・オプション
| オプション | 説明 |
|---|---|
| クリスタルカット | Xカット / Yカット / Zカット |
| フィルム厚さ | 300 nm ～ 1000 nm |
| 基材 | シリコン / クォーツ / サファイア |
| 酸化膜 | 100 nm ～ 2 μm（特注） |
| ドーピング | MgOをドープしたLiNbO₃が入手可能 |
品質管理
| テスト項目 | 方法 |
|---|---|
| 光損失 | 導波管伝搬試験 |
| 表面粗さ | AFM測定 |
| 厚さの均一性 | マッピングシステム |
| 接着品質 | 赤外線検査 |
| 平坦性 | ウェハ計測 |
技術力
ZMSH LNOIウェハーの開発において、全工程にわたるサポートを提供します：
- 薄膜設計の最適化
- ウェハーボンディングのプロセスエンジニアリング
- フォトニックデバイスの製造支援
- ナノファブリケーション（EBL／IBE）
- 光学性能の試験および検証
研究開発用の試作から、8インチウェーハまでの小ロット量産まで幅広く対応しています。.
よくあるご質問
LNOIは何に使われるのですか
LNOIウェハーは、光通信、量子フォトニクス、非線形光学、および集積フォトニック回路の分野で広く利用されています。.
一般的な薄膜の厚さはどれくらいですか
ニオブ酸リチウム薄膜の一般的な厚さは、300 nmから1000 nmの範囲である。.
なぜバルクリチウムニオブ酸塩ではなくLNOIを使うのか
LNOIは、光損失の低減、集積密度の向上、およびCMOS互換のフォトニック集積を実現します。.
LNOIはシリコンフォトニクスと統合可能か
はい、LNOIはシリコンおよび窒化シリコン製のフォトニックプラットフォームと完全に互換性があります。.
レビュー
レビューはまだありません。