ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്ററുകൾ, വേവ്ഗൈഡുകൾ, ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകൾ എന്നിവയ്ക്കുള്ള 8 ഇഞ്ച് LNOI (ഇൻസുലേറ്ററിൽ LiNbO3) വേഫർ
വിശദമായ ഡയഗ്രം
ആമുഖം
ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഓൺ ഇൻസുലേറ്റർ (LNOI) വേഫറുകൾ വിവിധ നൂതന ഒപ്റ്റിക്കൽ, ഇലക്ട്രോണിക് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു നൂതന മെറ്റീരിയലാണ്. അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ, വേഫർ ബോണ്ടിംഗ് പോലുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച്, ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ (LiNbO₃) നേർത്ത പാളി ഒരു ഇൻസുലേറ്റിംഗ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിലേക്ക്, സാധാരണയായി സിലിക്കൺ അല്ലെങ്കിൽ മറ്റൊരു അനുയോജ്യമായ മെറ്റീരിയലിലേക്ക് മാറ്റുന്നതിലൂടെയാണ് ഈ വേഫറുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത്. സിലിക്കൺ ഓൺ ഇൻസുലേറ്റർ (SOI) വേഫർ സാങ്കേതികവിദ്യയുമായി LNOI സാങ്കേതികവിദ്യ നിരവധി സമാനതകൾ പങ്കിടുന്നു, പക്ഷേ പീസോഇലക്ട്രിക്, പൈറോഇലക്ട്രിക്, നോൺലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ സവിശേഷതകൾക്ക് പേരുകേട്ട ഒരു വസ്തുവായ ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ സവിശേഷ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു.
ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി, അതിവേഗ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലെ മികച്ച പ്രകടനം കാരണം ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് ഒപ്റ്റിക്സ്, ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് തുടങ്ങിയ മേഖലകളിൽ LNOI വേഫറുകൾ ഗണ്യമായ ശ്രദ്ധ നേടിയിട്ടുണ്ട്. ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് നേർത്ത ഫിലിമിന്റെ കനം കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന "സ്മാർട്ട്-കട്ട്" സാങ്കേതികത ഉപയോഗിച്ചാണ് വേഫറുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത്, ഇത് വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ആവശ്യമായ സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ വേഫറുകൾ പാലിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു.
തത്വം
LNOI വേഫറുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന പ്രക്രിയ ആരംഭിക്കുന്നത് ഒരു ബൾക്ക് ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ക്രിസ്റ്റലിലാണ്. ക്രിസ്റ്റൽ അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷന് വിധേയമാകുന്നു, അവിടെ ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള ഹീലിയം അയോണുകൾ ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് കടത്തിവിടുന്നു. ഈ അയോണുകൾ ഒരു പ്രത്യേക ആഴത്തിലേക്ക് ക്രിസ്റ്റലിലേക്ക് തുളച്ചുകയറുകയും ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും, പിന്നീട് ക്രിസ്റ്റലിനെ നേർത്ത പാളികളായി വേർതിരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു ദുർബലമായ തലം സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഹീലിയം അയോണുകളുടെ പ്രത്യേക ഊർജ്ജം ഇംപ്ലാന്റേഷന്റെ ആഴത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു, ഇത് അന്തിമ ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് പാളിയുടെ കനത്തെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.
അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷനുശേഷം, വേഫർ ബോണ്ടിംഗ് എന്ന സാങ്കേതിക വിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ക്രിസ്റ്റലിനെ ഒരു സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു. ബോണ്ടിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ സാധാരണയായി ഒരു നേരിട്ടുള്ള ബോണ്ടിംഗ് രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവിടെ രണ്ട് പ്രതലങ്ങളും (അയോൺ-ഇംപ്ലാന്റ് ചെയ്ത ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ക്രിസ്റ്റലും സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റും) ഉയർന്ന താപനിലയിലും മർദ്ദത്തിലും ഒരുമിച്ച് അമർത്തി ശക്തമായ ഒരു ബോണ്ട് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ, അധിക പിന്തുണയ്ക്കായി ബെൻസോസൈക്ലോബ്യൂട്ടീൻ (BCB) പോലുള്ള ഒരു പശ വസ്തു ഉപയോഗിക്കാം.
ബോണ്ടിംഗിന് ശേഷം, അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ മൂലമുണ്ടാകുന്ന കേടുപാടുകൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനും പാളികൾക്കിടയിലുള്ള ബന്ധം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും വേഫർ ഒരു അനീലിംഗ് പ്രക്രിയയ്ക്ക് വിധേയമാകുന്നു. അനീലിംഗ് പ്രക്രിയ നേർത്ത ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് പാളിയെ യഥാർത്ഥ ക്രിസ്റ്റലിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്താൻ സഹായിക്കുന്നു, ഇത് ഉപകരണ നിർമ്മാണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കാവുന്ന നേർത്തതും ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ളതുമായ ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് പാളി അവശേഷിപ്പിക്കുന്നു.
സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ
ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുയോജ്യത ഉറപ്പാക്കുന്ന നിരവധി പ്രധാന സവിശേഷതകളാൽ LNOI വേഫറുകൾ സവിശേഷമാണ്. ഇവയിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:
മെറ്റീരിയൽ സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ
| മെറ്റീരിയൽ | സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ |
| മെറ്റീരിയൽ | ഏകജാതീയം: LiNbO3 |
| മെറ്റീരിയൽ ഗുണനിലവാരം | കുമിളകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഉൾപ്പെടുത്തലുകൾ <100μm |
| ഓറിയന്റേഷൻ | Y-കട്ട് ±0.2° |
| സാന്ദ്രത | 4.65 ഗ്രാം/സെ.മീ³ |
| ക്യൂറി താപനില | 1142 ±1°C താപനില |
| സുതാര്യത | 450-700 നാനോമീറ്റർ പരിധിയിൽ 95% ത്തിൽ കൂടുതൽ (10 മില്ലീമീറ്റർ കനം) |
നിർമ്മാണ സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ
| പാരാമീറ്റർ | സ്പെസിഫിക്കേഷൻ |
| വ്യാസം | 150 മിമി ± 0.2 മിമി |
| കനം | 350 μm ±10 μm |
| പരന്നത | <1.3 μm |
| ആകെ കനം വ്യതിയാനം (TTV) | വാർപ്പ് <70 μm @ 150 mm വേഫർ |
| ലോക്കൽ കനം വ്യതിയാനം (LTV) | 150 മില്ലീമീറ്റർ വേഫറിൽ <70 μm |
| പരുക്കൻത | Rq ≤0.5 nm (AFM RMS മൂല്യം) |
| ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം | 40-20 |
| കണികകൾ (നീക്കം ചെയ്യാനാവാത്തത്) | 100-200 μm ≤3 കണികകൾ |
| ചിപ്സ് | <300 μm (പൂർണ്ണ വേഫർ, ഒഴിവാക്കൽ മേഖലയില്ല) |
| വിള്ളലുകൾ | വിള്ളലുകൾ ഇല്ല (പൂർണ്ണ വേഫർ) |
| മലിനീകരണം | നീക്കം ചെയ്യാനാവാത്ത കറകളൊന്നുമില്ല (പൂർണ്ണ വേഫർ) |
| സമാന്തരത്വം | <30 ആർക്ക് സെക്കൻഡ് |
| ഓറിയന്റേഷൻ റഫറൻസ് പ്ലെയിൻ (X-ആക്സിസ്) | 47 ±2 മി.മീ |
അപേക്ഷകൾ
LNOI വേഫറുകൾ അവയുടെ സവിശേഷ ഗുണങ്ങൾ കാരണം, പ്രത്യേകിച്ച് ഫോട്ടോണിക്സ്, ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്, ക്വാണ്ടം സാങ്കേതികവിദ്യകൾ എന്നീ മേഖലകളിൽ വിശാലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ചില പ്രധാന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:
ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് ഒപ്റ്റിക്സ്:മോഡുലേറ്ററുകൾ, വേവ്ഗൈഡുകൾ, റെസൊണേറ്ററുകൾ തുടങ്ങിയ ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഫോട്ടോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ പ്രാപ്തമാക്കുന്ന ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ സർക്യൂട്ടുകളിൽ LNOI വേഫറുകൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ ഉയർന്ന നോൺലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ കാര്യക്ഷമമായ പ്രകാശ കൃത്രിമത്വം ആവശ്യമുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഇതിനെ മികച്ച തിരഞ്ഞെടുപ്പാക്കി മാറ്റുന്നു.
ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്:ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള അതിവേഗ ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങളിലെ അവശ്യ ഘടകങ്ങളായ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡുലേറ്ററുകളിൽ LNOI വേഫറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസികളിൽ പ്രകാശം മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യാനുള്ള കഴിവ് LNOI വേഫറുകളെ ആധുനിക ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സംവിധാനങ്ങൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.
ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ്:ക്വാണ്ടം സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾക്കും ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങൾക്കും വേണ്ടിയുള്ള ഘടകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ LNOI വേഫറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം കീ വിതരണത്തിനും ക്വാണ്ടം ക്രിപ്റ്റോഗ്രഫിക്കും നിർണായകമായ സങ്കീർണ്ണമായ ഫോട്ടോൺ ജോഡികൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ LNOI യുടെ നോൺ-ലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു.
സെൻസറുകൾ:ഒപ്റ്റിക്കൽ, അക്കൗസ്റ്റിക് സെൻസറുകൾ ഉൾപ്പെടെ വിവിധ സെൻസിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ LNOI വേഫറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രകാശവുമായും ശബ്ദവുമായും സംവദിക്കാനുള്ള അവയുടെ കഴിവ് വ്യത്യസ്ത തരം സെൻസിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകൾക്ക് അവയെ വൈവിധ്യപൂർണ്ണമാക്കുന്നു.
പതിവുചോദ്യങ്ങൾ
Q:എന്താണ് LNOI സാങ്കേതികവിദ്യ?
A:LNOI സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ഒരു നേർത്ത ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഫിലിം ഒരു ഇൻസുലേറ്റിംഗ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിലേക്ക്, സാധാരണയായി സിലിക്കണിലേക്ക് മാറ്റുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ ഉയർന്ന നോൺ-ലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ സവിശേഷതകൾ, പീസോഇലക്ട്രിസിറ്റി, പൈറോഇലക്ട്രിസിറ്റി തുടങ്ങിയ അതുല്യമായ ഗുണങ്ങളെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു, ഇത് സംയോജിത ഒപ്‌റ്റിക്‌സിനും ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷനും അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.
Q:LNOI, SOI വേഫറുകൾ തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം എന്താണ്?
A:LNOI, SOI വേഫറുകൾ രണ്ടും സമാനമാണ്, കാരണം അവ ഒരു അടിവസ്ത്രവുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു നേർത്ത പാളി പദാർത്ഥം ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, LNOI വേഫറുകൾ നേർത്ത ഫിലിം മെറ്റീരിയലായി ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതേസമയം SOI വേഫറുകൾ സിലിക്കൺ ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രധാന വ്യത്യാസം നേർത്ത ഫിലിം മെറ്റീരിയലിന്റെ ഗുണങ്ങളിലാണ്, LNOI മികച്ച ഒപ്റ്റിക്കൽ, പീസോഇലക്ട്രിക് ഗുണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.
Q:LNOI വേഫറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന്റെ ഗുണങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?
A:LNOI വേഫറുകളുടെ പ്രധാന ഗുണങ്ങളിൽ ഉയർന്ന നോൺ-ലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണകങ്ങൾ പോലുള്ള മികച്ച ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങളും അവയുടെ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയും ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ സവിശേഷതകൾ LNOI വേഫറുകളെ ഉയർന്ന വേഗത, ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി, ക്വാണ്ടം ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.
Q:ക്വാണ്ടം ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് LNOI വേഫറുകൾ ഉപയോഗിക്കാമോ?
A:അതെ, കുടുങ്ങിയ ഫോട്ടോൺ ജോഡികൾ സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള കഴിവ്, സംയോജിത ഫോട്ടോണിക്സുമായുള്ള അനുയോജ്യത എന്നിവ കാരണം ക്വാണ്ടം സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ LNOI വേഫറുകൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ്, ആശയവിനിമയം, ക്രിപ്റ്റോഗ്രഫി എന്നിവയിലെ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഈ ഗുണങ്ങൾ നിർണായകമാണ്.
Q:LNOI ഫിലിമുകളുടെ സാധാരണ കനം എന്താണ്?
A:LNOI ഫിലിമുകൾക്ക് സാധാരണയായി നിർദ്ദിഷ്ട ആപ്ലിക്കേഷനെ ആശ്രയിച്ച് ഏതാനും നൂറ് നാനോമീറ്ററുകൾ മുതൽ നിരവധി മൈക്രോമീറ്ററുകൾ വരെ കനം ഉണ്ടാകും. അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ പ്രക്രിയയിൽ കനം നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു.
