Wafer LNOI da 8 pollici (LiNbO3 nantu à l'isolante) per modulatori ottici, guide d'onda è circuiti integrati
Diagramma dettagliatu
Introduzione
I wafer di niobatu di litiu nantu à isolante (LNOI) sò un materiale d'avanguardia utilizatu in varie applicazioni ottiche è elettroniche avanzate. Quessi wafer sò prudutti trasferendu un stratu finu di niobatu di litiu (LiNbO₃) nantu à un sustratu isolante, tipicamente siliciu o un altru materiale adattatu, utilizendu tecniche sofisticate cum'è l'impiantu ionicu è u bonding di wafer. A tecnulugia LNOI sparte parechje similitudini cù a tecnulugia di wafer di siliciu nantu à isolante (SOI), ma sfrutta e proprietà ottiche uniche di u niobatu di litiu, un materiale cunnisciutu per e so caratteristiche piezoelettriche, piroelettriche è ottiche non lineari.
I wafer LNOI anu guadagnatu una attenzione significativa in campi cum'è l'ottica integrata, e telecomunicazioni è l'informatica quantica per via di e so prestazioni superiori in applicazioni à alta frequenza è alta velocità. I wafer sò prudutti cù a tecnica "Smart-cut", chì permette un cuntrollu precisu di u spessore di a pellicola sottile di niobatu di litiu, assicurendu chì i wafer rispondenu à e specifiche richieste per varie applicazioni.
Principiu
U prucessu di creazione di wafer LNOI principia cù un cristallu di niobatu di litiu in massa. U cristallu subisce un impiantamentu ionicu, induve ioni d'eliu d'alta energia sò introdutti in a superficia di u cristallu di niobatu di litiu. Quessi ioni penetranu in u cristallu à una prufundità specifica è perturbanu a struttura cristallina, creendu un pianu fragile chì pò esse adupratu dopu per separà u cristallu in strati fini. L'energia specifica di l'ioni d'eliu cuntrolla a prufundità di l'impiantamentu, chì hà un impattu direttu nantu à u spessore di u stratu finale di niobatu di litiu.
Dopu l'impiantu ionicu, u cristallu di niobatu di litiu hè ligatu à un substratu aduprendu una tecnica chjamata bonding di wafer. U prucessu di ligame usa tipicamente un metudu di ligame direttu, induve e duie superfici (u cristallu di niobatu di litiu impiantatu da ioni è u substratu) sò pressate inseme sottu alta temperatura è pressione per creà un ligame forte. In certi casi, un materiale adesivo cum'è u benzociclobutene (BCB) pò esse adupratu per un supportu supplementu.
Dopu à l'incollaggio, a cialda hè sottumessa à un prucessu di ricottura per riparà qualsiasi dannu causatu da l'impiantu ionicu è per migliurà u ligame trà i strati. U prucessu di ricottura aiuta ancu u stratu sottile di niobatu di litiu à staccassi da u cristallu originale, lascendu daretu un stratu sottile è di alta qualità di niobatu di litiu chì pò esse adupratu per a fabricazione di dispositivi.
Specifiche
I wafer LNOI sò carattarizati da parechje specifiche impurtanti chì garantiscenu a so idoneità per applicazioni ad alte prestazioni. Quessi includenu:
Specifiche di i materiali
| Materiale | Specifiche |
| Materiale | Omogeneu: LiNbO3 |
| Qualità di u materiale | Bolle o inclusioni <100μm |
| Orientazione | Tagliu à Y ±0,2° |
| Densità | 4,65 g/cm³ |
| Temperatura di Curie | 1142 ±1°C |
| Trasparenza | >95% in a gamma 450-700 nm (spessore 10 mm) |
Specifiche di fabricazione
| Parametru | Specificazione |
| Diametru | 150 mm ±0,2 mm |
| Spessore | 350 μm ±10 μm |
| Piattezza | <1,3 μm |
| Variazione Totale di u Spessore (TTV) | Deformazione <70 μm @ wafer di 150 mm |
| Variazione Locale di Spessore (LTV) | <70 μm @ 150 mm wafer |
| Rugosità | Rq ≤0,5 nm (valore RMS AFM) |
| Qualità di a superficia | 40-20 |
| Particelle (micca amovibili) | 100-200 μm ≤3 particelle |
| Patatine fritte | <300 μm (cialda piena, senza zona di esclusione) |
| Crepe | Nisuna crepa (cialda piena) |
| Cuntaminazione | Nisuna macchia micca eliminabile (cialda piena) |
| Parallelisimu | <30 arcusecondi |
| Pianu di riferimentu di l'orientazione (asse X) | 47 ±2 mm |
Applicazioni
I wafer LNOI sò aduprati in una larga gamma d'applicazioni per via di e so proprietà uniche, in particulare in i campi di a fotonica, di e telecomunicazioni è di e tecnulugie quantiche. Alcune di l'applicazioni chjave includenu:
Ottica integrata:I wafer LNOI sò largamente usati in i circuiti ottici integrati, induve permettenu dispositivi fotonici ad alte prestazioni cum'è modulatori, guide d'onda è risonatori. L'alte proprietà ottiche non lineari di u niobatu di litiu ne facenu una scelta eccellente per l'applicazioni chì richiedenu una manipulazione efficiente di a luce.
Telecomunicazioni:I wafer LNOI sò aduprati in i modulatori ottici, chì sò cumpunenti essenziali in i sistemi di cumunicazione à alta velocità, cumprese e rete in fibra ottica. A capacità di modulà a luce à alte frequenze rende i wafer LNOI ideali per i sistemi di telecomunicazione muderni.
Informatica quantica:In e tecnulugie quantiche, i wafer LNOI sò aduprati per fabricà cumpunenti per l'urdinatori quantichi è i sistemi di cumunicazione quantica. E proprietà ottiche non lineari di LNOI sò sfruttate per creà coppie di fotoni intricciati, chì sò critiche per a distribuzione di e chjave quantiche è a crittografia quantica.
Sensori:I wafer LNOI sò aduprati in diverse applicazioni di rilevamentu, cumpresi i sensori ottici è acustici. A so capacità d'interagisce cù a luce è u sonu li rende versatili per diversi tipi di tecnulugie di rilevamentu.
FAQ
Q:Chì ghjè a tecnulugia LNOI?
A: A tecnulugia LNOI implica u trasferimentu di una fina pellicola di niobatu di litiu nantu à un sustratu isolante, tipicamente siliciu. Sta tecnulugia sfrutta e proprietà uniche di u niobatu di litiu, cum'è e so elevate caratteristiche ottiche non lineari, a piezoelettricità è a piroelettricità, rendendulu ideale per l'ottica integrata è e telecomunicazioni.
Q:Chì ghjè a differenza trà i wafer LNOI è SOI?
A: I wafer LNOI è SOI sò simili in quantu sò custituiti da un stratu finu di materiale ligatu à un substratu. Tuttavia, i wafer LNOI utilizanu niobatu di litiu cum'è materiale di film finu, mentre chì i wafer SOI utilizanu siliciu. A differenza chjave stà in e proprietà di u materiale di film finu, cù LNOI chì offre proprietà ottiche è piezoelettriche superiori.
Q:Chì sò i vantaghji di l'usu di wafer LNOI?
A: I principali vantaghji di e cialde LNOI includenu e so eccellenti proprietà ottiche, cum'è alti coefficienti ottici non lineari, è a so resistenza meccanica. Queste caratteristiche rendenu e cialde LNOI ideali per l'usu in applicazioni à alta velocità, alta frequenza è quantiche.
Q:I wafer LNOI ponu esse aduprati per applicazioni quantiche?
A: Iè, i wafer LNOI sò largamente aduprati in e tecnulugie quantiche per via di a so capacità di generà coppie di fotoni intricciati è a so cumpatibilità cù a fotonica integrata. Queste proprietà sò cruciali per l'applicazioni in l'informatica quantica, a cumunicazione è a crittografia.
Q:Chì ghjè u spessore tipicu di i filmi LNOI?
A: I filmi LNOI varianu tipicamente da uni pochi centinaie di nanometri à parechji micrometri di spessore, secondu l'applicazione specifica. U spessore hè cuntrullatu durante u prucessu d'impiantu ionicu.
