Płytki z cienkowarstwowym niobianem litu na izolatorze (LNOI) to zaawansowane podłoża fotoniczne wykorzystywane w zintegrowanych układach optycznych, fotonicznych układach mikrofalowych oraz układach kwantowych.
Struktura składa się z cienkiej warstwy monokrystalicznego niobianu litu, nałożonej na izolacyjną warstwę SiO₂ i osadzonej na podłożu krzemowym.
Konfiguracja ta zapewnia silne ograniczenie optyczne, wyjątkowo niskie straty propagacyjne oraz wysoką wydajność elektrooptyczną, co czyni ją kluczową platformą dla fotoniki zintegrowanej.
Czym jest cienkowarstwowy niobian litu (TFLN)
Cienkowarstwowy niobian litu (TFLN) to warstwa krystalicznego LiNbO₃ o grubości poniżej mikrona, opracowana z myślą o zastosowaniach w dziedzinie światłowodów optycznych i elektrooptyki.
W porównaniu z niobianem litu w postaci masowej, TFLN pozwala na lepsze ograniczenie optyczne, mniejsze rozmiary urządzenia oraz większą gęstość integracji.
Technologia TFLN jest zazwyczaj wdrażana na płytkach LNOI w celu stworzenia kompletnej zintegrowanej platformy fotonicznej.
Kluczowe cechy
- Niezwykle niskie straty optyczne < 0,05 dB/cm przy 1550 nm
- Wysoki współczynnik elektrooptyczny (r₃₃ do 90 pm/V)
- Kompatybilność z falowodami o rozmiarach poniżej mikrona (<1 μm)
- Integracja zgodna ze standardem CMOS z platformami Si / SiN
- Wysoka stabilność termiczna (temperatura Curie ~1140°C)
- Różne rodzaje szlifów: szlif X / szlif Y / szlif Z
- Rozmiary płytek: 3 cale / 4 cale / 6 cali / 8 cali
Budowa płytki
| Warstwa | Materiał | Funkcja |
|---|---|---|
| Warstwa wierzchnia | Cienka warstwa LiNbO₃ (TFLN) | Funkcje elektrooptyczne i nieliniowe |
| Warstwa środkowa | SiO₂ (tlenek podskórny) | Izolacja optyczna i ograniczenie |
| Warstwa dolna | Krzem / Kwarc / Szafir | Obsługa mechaniczna i zgodność z CMOS |
Specyfikacja techniczna
Specyfikacje płytek
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Średnica płytki | 3″, 4″, 6″, 8″ |
| Grubość całkowita | 525 ± 25 μm |
| Łuk | ±50 μm |
| Osnowa | <50 μm |
| LTV | <1,5 μm (5×5 mm², 95%) |
Cienkowarstwowa warstwa niobianu litu
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Materiał | Monokryształ LiNbO₃ |
| Grubość | 300 nm – 1000 nm |
| Dokładność orientacji | ±0,5° |
| Chropowatość powierzchni | Ra < 1 nm |
| Wady wiązania | Brak wad większych niż 1 mm |
Warstwa tlenku (SiO₂)
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Materiał | SiO₂ |
| Grubość | 100 nm – 2 μm (możliwość dostosowania) |
| Jednolitość | ±5% |
Proces produkcji
Płytki LNOI są produkowane przy użyciu procesów stosowanych w przemyśle półprzewodnikowym:
- Implantacja jonowa w celu kontrolowanego oddzielania warstw
- Łączenie płytek półprzewodnikowych z podłożami izolacyjnymi
- Wyżarzanie w wysokiej temperaturze w celu stabilizacji kryształów
- Polerowanie chemiczno-mechaniczne (CMP) w celu wyrównania powierzchni
- Końcowa kontrola jakości optycznej i konstrukcyjnej
Główne zastosowania
- Szybka komunikacja optyczna (modulatory 100G–800G)
- Fotonika kwantowa (generowanie fotonów splątanych, systemy QKD)
- Fotonika mikrofalowa (przetwarzanie sygnałów radiowych, systemy fal milimetrowych)
- Optyka nieliniowa (konwersja częstotliwości, grzebienie optyczne)
- Zintegrowane systemy czujnikowe (rezonatory biochemiczne i optyczne)
Przewaga pod względem wydajności w porównaniu z LiNbO₃ luzem
| Nieruchomość | LiNbO₃ luzem | LNOI – cienka warstwa |
|---|---|---|
| Straty optyczne | Wyższy | <0,05 dB/cm |
| Integracja | Niski | Fotonika o wysokiej gęstości |
| Rozmiar urządzenia | Duży | Skala submikronowa |
| Zgodność z CMOS | Nie | Tak |
| Wydajność modulacji | Umiarkowany | Wysokie (możliwe napięcie Vπ ~1 V) |
Opcje dostosowywania
| Opcja | Opis |
|---|---|
| Szlif kryształowy | Cięcie w osi X / Cięcie w osi Y / Cięcie w osi Z |
| Grubość folii | 300 nm – 1000 nm |
| Podłoże | Krzem / Kwarc / Szafir |
| Warstwa tlenku | 100 nm – 2 μm (na zamówienie) |
| Doping | Dostępny LiNbO₃ domieszkowany MgO |
Kontrola jakości
| Pytanie testowe | Metoda |
|---|---|
| Straty optyczne | Test propagacji w falowodzie |
| Chropowatość powierzchni | Pomiar metodą AFM |
| Jednorodność grubości | System mapowania |
| Jakość wiązania | Kontrola podczerwienią |
| Płaskość | Metrologia płytek półprzewodnikowych |
Możliwości inżynieryjne
ZMSH zapewnia kompleksowe wsparcie w całym procesie opracowywania płytek LNOI:
- Optymalizacja konstrukcji warstw cienkowarstwowych
- Inżynieria procesów łączenia płytek półprzewodnikowych
- Wsparcie w zakresie produkcji urządzeń fotonicznych
- Nanofabrykacja (EBL / IBE)
- Badanie i walidacja parametrów optycznych
Obsługuje zarówno tworzenie prototypów w ramach badań i rozwoju, jak i skalowalną produkcję małoseryjną z wykorzystaniem płytek o średnicy do 8 cali.
FAQ
Do czego służy wskaźnik LNOI
Płytki LNOI znajdują szerokie zastosowanie w komunikacji optycznej, fotonice kwantowej, optyce nieliniowej oraz zintegrowanych układach fotonicznych.
Jaka jest typowa grubość warstwy cienkowarstwowej?
Typowa grubość cienkiej warstwy niobianu litu wynosi od 300 nm do 1000 nm.
Dlaczego warto stosować LNOI zamiast niobianu litu luzem?
Technologia LNOI zapewnia mniejsze straty optyczne, większą gęstość integracji oraz integrację fotoniczną zgodną z technologią CMOS.
Czy technologia LNOI może zostać zintegrowana z fotoniką krzemową?
Tak, LNOI jest w pełni kompatybilny z platformami fotonicznymi wykonanymi z krzemu i azotku krzemu.
Opinie
Na razie nie ma opinii o produkcie.