Optical Modulators Waveguides Integrated Circuits အတွက် ၈ လက်မ LNOI (LiNbO3 on Insulator) Wafer
အသေးစိတ်ပုံကြမ်း
မိတ်ဆက်
Lithium Niobate on Insulator (LNOI) wafers များသည် အဆင့်မြင့် optical နှင့် electronic applications အမျိုးမျိုးတွင် အသုံးပြုသည့် နောက်ဆုံးပေါ်ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤ wafers များကို lithium niobate (LiNbO₃) ၏ အလွှာပါးကို insulator substrate၊ ပုံမှန်အားဖြင့် silicon သို့မဟုတ် အခြားသင့်လျော်သောပစ္စည်းပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းခြင်းဖြင့် ထုတ်လုပ်ထားပြီး ion implantation နှင့် wafer bonding ကဲ့သို့သော ခေတ်မီနည်းပညာများကို အသုံးပြုထားသည်။ LNOI နည်းပညာသည် Silicon on Insulator (SOI) wafer နည်းပညာနှင့် ဆင်တူမှုများစွာရှိသော်လည်း piezoelectric၊ pyroelectric နှင့် nonlinear optical ဝိသေသလက္ခဏာများအတွက် လူသိများသော ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည့် lithium niobate ၏ ထူးခြားသော optical ဂုဏ်သတ္တိများကို အခွင့်ကောင်းယူထားသည်။
LNOI ဝေဖာများသည် မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းနှင့် မြင့်မားသောမြန်နှုန်းအသုံးချမှုများတွင် ၎င်းတို့၏ သာလွန်ကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်ကြောင့် integrated optics၊ telecommunications နှင့် quantum computing ကဲ့သို့သော နယ်ပယ်များတွင် သိသာထင်ရှားသောအာရုံစိုက်မှုကို ရရှိခဲ့သည်။ ဝေဖာများကို "Smart-cut" နည်းပညာကို အသုံးပြု၍ ထုတ်လုပ်ထားပြီး လီသီယမ် niobate ပါးလွှာသောဖလင်၏အထူကို တိကျစွာထိန်းချုပ်နိုင်စေပြီး ဝေဖာများသည် အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးအတွက် လိုအပ်သောသတ်မှတ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီကြောင်း သေချာစေသည်။
အခြေခံမူ
LNOI ဝေဖာများဖန်တီးခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည် လစ်သီယမ် နိုင်အိုဘိတ် ပုံဆောင်ခဲအမြောက်အမြားဖြင့် စတင်သည်။ ပုံဆောင်ခဲသည် အိုင်းယွန်းထည့်သွင်းခြင်းကို ခံရပြီး လီသီယမ် နိုင်အိုဘိတ် ပုံဆောင်ခဲ၏ မျက်နှာပြင်ထဲသို့ မြင့်မားသောစွမ်းအင်ရှိသော ဟီလီယမ် အိုင်းယွန်းများကို ထည့်သွင်းသည်။ ဤအိုင်းယွန်းများသည် ပုံဆောင်ခဲကို သတ်မှတ်ထားသောအနက်အထိ ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်ပြီး ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံကို နှောင့်ယှက်ကာ နောက်ပိုင်းတွင် ပုံဆောင်ခဲကို အလွှာပါးများအဖြစ် ခွဲထုတ်ရန် အသုံးပြုနိုင်သည့် ပျက်စီးလွယ်သော မျက်နှာပြင်ကို ဖန်တီးပေးသည်။ ဟီလီယမ် အိုင်းယွန်းများ၏ သီးခြားစွမ်းအင်သည် ထည့်သွင်းခြင်း၏အနက်ကို ထိန်းချုပ်ပေးပြီး နောက်ဆုံး လီသီယမ် နိုင်အိုဘိတ် အလွှာ၏ အထူကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်မှုရှိသည်။
အိုင်းယွန်းထည့်သွင်းပြီးနောက်၊ လီသီယမ် niobate crystal ကို wafer bonding ဟုခေါ်သော နည်းပညာကို အသုံးပြု၍ substrate နှင့် ချိတ်ဆက်ထားသည်။ ချိတ်ဆက်မှုလုပ်ငန်းစဉ်သည် တိုက်ရိုက်ချိတ်ဆက်နည်းလမ်းကို အသုံးပြုလေ့ရှိပြီး၊ မျက်နှာပြင်နှစ်ခု (အိုင်းယွန်းထည့်သွင်းထားသော လီသီယမ် niobate crystal နှင့် substrate) ကို မြင့်မားသော အပူချိန်နှင့် ဖိအားအောက်တွင် ဖိထားပြီး ခိုင်မာသော ချိတ်ဆက်မှုတစ်ခု ဖန်တီးပေးသည်။ အချို့ကိစ္စများတွင်၊ benzocyclobutene (BCB) ကဲ့သို့သော ကော်ပစ္စည်းကို နောက်ထပ်ပံ့ပိုးမှုအတွက် အသုံးပြုနိုင်သည်။
ချိတ်ဆက်ပြီးနောက်၊ wafer သည် အိုင်းယွန်းထည့်သွင်းမှုကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသော ပျက်စီးမှုများကို ပြုပြင်ရန်နှင့် အလွှာများကြား ချိတ်ဆက်မှုကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် အပူပေးသည့်လုပ်ငန်းစဉ်ကို ဖြတ်သန်းသည်။ အပူပေးသည့်လုပ်ငန်းစဉ်သည် ပါးလွှာသော လီသီယမ် niobate အလွှာကို မူလပုံဆောင်ခဲမှ ခွဲထွက်စေရန်လည်း ကူညီပေးပြီး စက်ပစ္စည်းထုတ်လုပ်ရာတွင် အသုံးပြုနိုင်သော ပါးလွှာပြီး အရည်အသွေးမြင့် လီသီယမ် niobate အလွှာကို ချန်ထားခဲ့သည်။
သတ်မှတ်ချက်များ
LNOI ဝေဖာများကို မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်အသုံးချမှုများအတွက် သင့်လျော်ကြောင်းသေချာစေသည့် အရေးကြီးသောသတ်မှတ်ချက်များစွာဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာရပ်များရှိသည်။ ၎င်းတို့တွင် အောက်ပါတို့ပါဝင်သည်-
ပစ္စည်းသတ်မှတ်ချက်များ
| ပစ္စည်း | သတ်မှတ်ချက်များ |
| ပစ္စည်း | တစ်သားတည်းဖြစ်ခြင်း- LiNbO3 |
| ပစ္စည်းအရည်အသွေး | ပူဖောင်းများ သို့မဟုတ် ပါဝင်မှုများ <100μm |
| ဦးတည်ချက် | Y-ဖြတ်တောက်မှု ±၀.၂° |
| သိပ်သည်းဆ | ၄.၆၅ ဂရမ်/စင်တီမီတာ³ |
| ကျူရီ အပူချိန် | ၁၁၄၂ ±၁°C |
| ပွင့်လင်းမြင်သာမှု | ၄၅၀-၇၀၀ nm အတိုင်းအတာ (၁၀ မီလီမီတာ အထူ) တွင် >၉၅% |
ထုတ်လုပ်မှုသတ်မှတ်ချက်များ
| ကန့်သတ်ချက် | သတ်မှတ်ချက် |
| အချင်း | ၁၅၀ မီလီမီတာ ±၀.၂ မီလီမီတာ |
| အထူ | ၃၅၀ မိုက်ခရိုမီတာ ±၁၀ မိုက်ခရိုမီတာ |
| ပြားချပ်ချပ် | <၁.၃ မိုက်ခရိုမီတာ |
| စုစုပေါင်းအထူပြောင်းလဲမှု (TTV) | ၁၅၀ မီလီမီတာ ဝေဖာတွင် ဝါ့ပ် <၇၀ μm |
| ဒေသတွင်းအထူပြောင်းလဲမှု (LTV) | ၁၅၀ မီလီမီတာ ဝေဖာ @ <၇၀ μm |
| ကြမ်းတမ်းမှု | Rq ≤0.5 nm (AFM RMS တန်ဖိုး) |
| မျက်နှာပြင် အရည်အသွေး | ၄၀-၂၀ |
| အမှုန်များ (ဖယ်ရှား၍မရပါ) | အမှုန် ၁၀၀-၂၀၀ μm ≤၃ |
| ချစ်ပ်စ်များ | <၃၀၀ μm (ဝေဖာအပြည့်၊ ချန်လှပ်ဇုန်မရှိ) |
| အက်ကွဲကြောင်းများ | အက်ကွဲကြောင်းမရှိ (အဖုံးအပြည့်) |
| ညစ်ညမ်းမှု | ဖြုတ်တပ်၍မရသော အစွန်းအထင်းများ မပါဝင်ပါ (အပြည့်အ၀) |
| ပြိုင်တူဖြစ်ခြင်း | <၃၀ arc စက္ကန့် |
| ဦးတည်ချက် ရည်ညွှန်းမျက်နှာပြင် (X-ဝင်ရိုး) | ၄၇ ±၂ မီလီမီတာ |
အပလီကေးရှင်းများ
LNOI ဝေဖာများကို ၎င်းတို့၏ ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် ကျယ်ပြန့်သော အသုံးချမှုများတွင် အထူးသဖြင့် ဖိုတွန်နစ်၊ ဆက်သွယ်ရေးနှင့် ကွမ်တမ်နည်းပညာများ နယ်ပယ်များတွင် အသုံးပြုကြသည်။ အဓိကအသုံးချမှုအချို့မှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။
ပေါင်းစပ်ထားသော မှန်ဘီလူးများ-LNOI wafers များကို integrated optical circuits များတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြပြီး ၎င်းတို့သည် modulators၊ waveguides နှင့် resonators ကဲ့သို့သော မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော photonic devices များကိုဖွင့်ပေးသည်။ လီသီယမ် niobate ၏ မြင့်မားသော nonlinear optical ဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် ထိရောက်သောအလင်းကိုင်တွယ်မှုလိုအပ်သော application များအတွက် အကောင်းဆုံးရွေးချယ်မှုတစ်ခုဖြစ်စေသည်။
ဆက်သွယ်ရေးLNOI wafers များကို fiber optic network များအပါအဝင် မြန်နှုန်းမြင့် ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များတွင် မရှိမဖြစ် အစိတ်အပိုင်းများဖြစ်သည့် optical modulators များတွင် အသုံးပြုကြသည်။ မြင့်မားသော ကြိမ်နှုန်းများတွင် အလင်းကို modulate လုပ်နိုင်စွမ်းက LNOI wafers များကို ခေတ်မီ ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များအတွက် သင့်တော်စေသည်။
ကွမ်တမ်ကွန်ပျူတာကွမ်တမ်နည်းပညာများတွင် LNOI ဝေဖာများကို ကွမ်တမ်ကွန်ပျူတာများနှင့် ကွမ်တမ်ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များအတွက် အစိတ်အပိုင်းများထုတ်လုပ်ရန် အသုံးပြုသည်။ LNOI ၏ nonlinear optical ဂုဏ်သတ္တိများကို quantum key distribution နှင့် quantum cryptography အတွက် အရေးပါသော entangled photon pairs များကို ဖန်တီးရန် အသုံးချသည်။
အာရုံခံကိရိယာများ:LNOI ဝေဖာများကို အလင်းနှင့် အသံအာရုံခံကိရိယာများ အပါအဝင် အာရုံခံအသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် အသုံးပြုကြသည်။ အလင်းနှင့် အသံနှစ်မျိုးလုံးနှင့် အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်နိုင်သည့် ၎င်းတို့၏စွမ်းရည်သည် မတူညီသော အာရုံခံနည်းပညာအမျိုးအစားများအတွက် စွယ်စုံရဖြစ်စေသည်။
အမြဲမေးလေ့ရှိသောမေးခွန်းများ
Q:LNOI နည်းပညာဆိုတာ ဘာလဲ။
A:LNOI နည်းပညာတွင် ပါးလွှာသော လီသီယမ် နိုင်အိုဘိတ် ဖလင်ကို အပူလျှပ်ကာ အောက်ခံတစ်ခုဖြစ်သည့် ပုံမှန်အားဖြင့် ဆီလီကွန်ပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းပေးခြင်း ပါဝင်သည်။ ဤနည်းပညာသည် လီသီယမ် နိုင်အိုဘိတ်၏ ထူးခြားသော ဂုဏ်သတ္တိများဖြစ်သည့် ၎င်း၏ မြင့်မားသော nonlinear optical ဝိသေသလက္ခဏာများ၊ piezoelectricity နှင့် pyroelectricity တို့ကို အသုံးချပြီး integrated optics နှင့် telecommunications အတွက် သင့်တော်စေသည်။
Q:LNOI နဲ့ SOI ဝေဖာတွေရဲ့ ကွာခြားချက်က ဘာလဲ။
A: LNOI နှင့် SOI ဝေဖာနှစ်မျိုးလုံးသည် substrate နှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော ပါးလွှာသောပစ္စည်းအလွှာတစ်ခုဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားခြင်းကြောင့် ဆင်တူပါသည်။ သို့သော် LNOI ဝေဖာများသည် lithium niobate ကို ပါးလွှာသောဖလင်ပစ္စည်းအဖြစ် အသုံးပြုပြီး SOI ဝေဖာများသည် silicon ကို အသုံးပြုသည်။ အဓိကကွာခြားချက်မှာ ပါးလွှာသောဖလင်ပစ္စည်း၏ ဂုဏ်သတ္တိများတွင် တည်ရှိပြီး LNOI သည် သာလွန်ကောင်းမွန်သော optical နှင့် piezoelectric ဂုဏ်သတ္တိများကို ပေးဆောင်သည်။
Q:LNOI wafers တွေကိုသုံးခြင်းရဲ့ အားသာချက်တွေက ဘာတွေလဲ။
A: LNOI ဝေဖာများ၏ အဓိကအားသာချက်များတွင် မြင့်မားသော nonlinear optical coefficients များနှင့် ၎င်းတို့၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာခိုင်ခံ့မှုကဲ့သို့သော ၎င်းတို့၏ အလွန်ကောင်းမွန်သော optical ဂုဏ်သတ္တိများ ပါဝင်သည်။ ဤဝိသေသလက္ခဏာများသည် LNOI ဝေဖာများကို မြန်နှုန်းမြင့်၊ မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းနှင့် ကွမ်တမ်အသုံးချမှုများတွင် အသုံးပြုရန် အကောင်းဆုံးဖြစ်စေသည်။
Q:LNOI wafers တွေကို quantum application တွေအတွက် အသုံးပြုနိုင်ပါသလား။
A: ဟုတ်ကဲ့၊ LNOI wafers များကို ၎င်းတို့၏ entangled photon pair များကို ထုတ်လုပ်နိုင်စွမ်းနှင့် integrated photonics များနှင့် တွဲဖက်အသုံးပြုနိုင်မှုကြောင့် quantum နည်းပညာများတွင် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုကြသည်။ ဤဂုဏ်သတ္တိများသည် quantum computing၊ communication နှင့် cryptography တို့တွင် အသုံးချမှုများအတွက် အရေးကြီးပါသည်။
Q:LNOI ဖလင်တွေရဲ့ ပုံမှန်အထူက ဘယ်လောက်လဲ။
A: LNOI ဖလင်များသည် ယေဘုယျအားဖြင့် နာနိုမီတာ ရာဂဏန်းမှ မိုက်ခရိုမီတာ အတော်များများအထိ အထူရှိပြီး အသုံးချမှုပေါ်မူတည်၍ အမျိုးမျိုးရှိသည်။ အထူကို အိုင်းယွန်းထည့်သွင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ထိန်းချုပ်သည်။
