ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર વેવગાઇડ્સ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સ માટે 8 ઇંચ LNOI (ઇન્સ્યુલેટર પર LiNbO3) વેફર
વિગતવાર આકૃતિ
પરિચય
લિથિયમ નિઓબેટ ઓન ઇન્સ્યુલેટર (LNOI) વેફર્સ એ એક અત્યાધુનિક સામગ્રી છે જેનો ઉપયોગ વિવિધ અદ્યતન ઓપ્ટિકલ અને ઇલેક્ટ્રોનિક એપ્લિકેશન્સમાં થાય છે. આ વેફર્સ લિથિયમ નિઓબેટ (LiNbO₃) ના પાતળા સ્તરને ઇન્સ્યુલેટીંગ સબસ્ટ્રેટ, સામાન્ય રીતે સિલિકોન અથવા અન્ય યોગ્ય સામગ્રી પર સ્થાનાંતરિત કરીને બનાવવામાં આવે છે, જેમાં આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન અને વેફર બોન્ડિંગ જેવી અત્યાધુનિક તકનીકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. LNOI ટેકનોલોજી સિલિકોન ઓન ઇન્સ્યુલેટર (SOI) વેફર ટેકનોલોજી સાથે ઘણી સમાનતાઓ શેર કરે છે પરંતુ લિથિયમ નિઓબેટના અનન્ય ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોનો લાભ લે છે, જે તેના પીઝોઇલેક્ટ્રિક, પાયરોઇલેક્ટ્રિક અને નોનલાઇનર ઓપ્ટિકલ લાક્ષણિકતાઓ માટે જાણીતી સામગ્રી છે.
LNOI વેફર્સે ઉચ્ચ-આવર્તન અને ઉચ્ચ-સ્પીડ એપ્લિકેશન્સમાં શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શનને કારણે ઇન્ટિગ્રેટેડ ઓપ્ટિક્સ, ટેલિકોમ્યુનિકેશન્સ અને ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ જેવા ક્ષેત્રોમાં નોંધપાત્ર ધ્યાન ખેંચ્યું છે. વેફર્સ "સ્માર્ટ-કટ" તકનીકનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે, જે લિથિયમ નિયોબેટ પાતળા ફિલ્મની જાડાઈ પર ચોક્કસ નિયંત્રણને સક્ષમ કરે છે, ખાતરી કરે છે કે વેફર્સ વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે જરૂરી સ્પષ્ટીકરણોને પૂર્ણ કરે છે.
સિદ્ધાંત
LNOI વેફર્સ બનાવવાની પ્રક્રિયા બલ્ક લિથિયમ નિયોબેટ ક્રિસ્ટલથી શરૂ થાય છે. ક્રિસ્ટલ આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશનમાંથી પસાર થાય છે, જ્યાં ઉચ્ચ-ઊર્જાવાળા હિલીયમ આયન લિથિયમ નિયોબેટ ક્રિસ્ટલની સપાટીમાં દાખલ થાય છે. આ આયનો સ્ફટિકમાં ચોક્કસ ઊંડાઈ સુધી પ્રવેશ કરે છે અને સ્ફટિક માળખાને વિક્ષેપિત કરે છે, એક નાજુક સ્તર બનાવે છે જેનો ઉપયોગ પાછળથી સ્ફટિકને પાતળા સ્તરોમાં અલગ કરવા માટે થઈ શકે છે. હિલીયમ આયનોની ચોક્કસ ઊર્જા ઇમ્પ્લાન્ટેશનની ઊંડાઈને નિયંત્રિત કરે છે, જે અંતિમ લિથિયમ નિયોબેટ સ્તરની જાડાઈ પર સીધી અસર કરે છે.
આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન પછી, લિથિયમ નિઓબેટ સ્ફટિકને વેફર બોન્ડિંગ નામની તકનીકનો ઉપયોગ કરીને સબસ્ટ્રેટ સાથે જોડવામાં આવે છે. બોન્ડિંગ પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે સીધી બોન્ડિંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે, જ્યાં બે સપાટીઓ (આયન-ઇમ્પ્લાન્ટેડ લિથિયમ નિઓબેટ સ્ફટિક અને સબસ્ટ્રેટ) ને ઉચ્ચ તાપમાન અને દબાણ હેઠળ મજબૂત બોન્ડ બનાવવા માટે એકસાથે દબાવવામાં આવે છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, બેન્ઝોસાયક્લોબ્યુટીન (BCB) જેવી એડહેસિવ સામગ્રીનો ઉપયોગ વધારાના સપોર્ટ માટે થઈ શકે છે.
બોન્ડિંગ પછી, આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશનને કારણે થયેલા કોઈપણ નુકસાનને સુધારવા અને સ્તરો વચ્ચેના બોન્ડને વધારવા માટે વેફર એનિલિંગ પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. એનિલિંગ પ્રક્રિયા પાતળા લિથિયમ નિયોબેટ સ્તરને મૂળ સ્ફટિકથી અલગ થવામાં પણ મદદ કરે છે, જે લિથિયમ નિયોબેટનો પાતળો, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળો સ્તર છોડી દે છે જેનો ઉપયોગ ઉપકરણના ઉત્પાદન માટે થઈ શકે છે.
વિશિષ્ટતાઓ
LNOI વેફર્સ ઘણા મહત્વપૂર્ણ સ્પષ્ટીકરણો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન એપ્લિકેશનો માટે તેમની યોગ્યતાની ખાતરી કરે છે. આમાં શામેલ છે:
સામગ્રી સ્પષ્ટીકરણો
| સામગ્રી | સ્પષ્ટીકરણો |
| સામગ્રી | સજાતીય: LiNbO3 |
| સામગ્રીની ગુણવત્તા | બબલ્સ અથવા સમાવેશ <100μm |
| ઓરિએન્ટેશન | Y-કટ ±0.2° |
| ઘનતા | ૪.૬૫ ગ્રામ/સેમી³ |
| ક્યુરી તાપમાન | ૧૧૪૨ ±૧°સે. |
| પારદર્શિતા | ૪૫૦-૭૦૦ એનએમ રેન્જમાં >૯૫% (૧૦ મીમી જાડાઈ) |
ઉત્પાદન સ્પષ્ટીકરણો
| પરિમાણ | સ્પષ્ટીકરણ |
| વ્યાસ | ૧૫૦ મીમી ±૦.૨ મીમી |
| જાડાઈ | ૩૫૦ μm ±૧૦ μm |
| સપાટતા | <1.3 μm |
| કુલ જાડાઈમાં ફેરફાર (TTV) | વાર્પ <70 μm @ 150 મીમી વેફર |
| સ્થાનિક જાડાઈમાં ફેરફાર (LTV) | <70 μm @ 150 મીમી વેફર |
| ખરબચડીપણું | Rq ≤0.5 nm (AFM RMS મૂલ્ય) |
| સપાટી ગુણવત્તા | ૪૦-૨૦ |
| કણો (દૂર ન કરી શકાય તેવા) | ૧૦૦-૨૦૦ μm ≤૩ કણો |
| ચિપ્સ | <300 μm (સંપૂર્ણ વેફર, કોઈ બાકાત ઝોન નહીં) |
| તિરાડો | કોઈ તિરાડો નહીં (સંપૂર્ણ વેફર) |
| દૂષણ | કોઈ દૂર ન કરી શકાય તેવા ડાઘ નથી (સંપૂર્ણ વેફર) |
| સમાંતરવાદ | <30 આર્કસેકન્ડ |
| ઓરિએન્ટેશન રેફરન્સ પ્લેન (X-અક્ષ) | ૪૭ ±૨ મીમી |
અરજીઓ
LNOI વેફર્સનો ઉપયોગ તેમના અનન્ય ગુણધર્મોને કારણે વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં થાય છે, ખાસ કરીને ફોટોનિક્સ, ટેલિકોમ્યુનિકેશન અને ક્વોન્ટમ ટેકનોલોજીના ક્ષેત્રોમાં. કેટલાક મુખ્ય એપ્લિકેશનોમાં શામેલ છે:
સંકલિત ઓપ્ટિક્સ:LNOI વેફર્સનો વ્યાપકપણે ઇન્ટિગ્રેટેડ ઓપ્ટિકલ સર્કિટમાં ઉપયોગ થાય છે, જ્યાં તેઓ મોડ્યુલેટર, વેવગાઇડ્સ અને રેઝોનેટર્સ જેવા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ફોટોનિક ઉપકરણોને સક્ષમ કરે છે. લિથિયમ નિયોબેટના ઉચ્ચ બિન-રેખીય ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો તેને કાર્યક્ષમ પ્રકાશ મેનિપ્યુલેશનની જરૂર હોય તેવા એપ્લિકેશનો માટે ઉત્તમ પસંદગી બનાવે છે.
દૂરસંચાર:LNOI વેફર્સનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટરમાં થાય છે, જે ફાઇબર ઓપ્ટિક નેટવર્ક સહિત હાઇ-સ્પીડ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં આવશ્યક ઘટકો છે. ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર પ્રકાશને મોડ્યુલેટ કરવાની ક્ષમતા LNOI વેફર્સ આધુનિક ટેલિકોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ માટે આદર્શ બનાવે છે.
ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ:ક્વોન્ટમ ટેકનોલોજીમાં, LNOI વેફર્સનો ઉપયોગ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ અને ક્વોન્ટમ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ માટે ઘટકો બનાવવા માટે થાય છે. LNOI ના નોનલાઇનર ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ ફસાયેલા ફોટોન જોડીઓ બનાવવા માટે થાય છે, જે ક્વોન્ટમ કી વિતરણ અને ક્વોન્ટમ ક્રિપ્ટોગ્રાફી માટે મહત્વપૂર્ણ છે.
સેન્સર:LNOI વેફર્સનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ અને એકોસ્ટિક સેન્સર સહિત વિવિધ સેન્સિંગ એપ્લિકેશન્સમાં થાય છે. પ્રકાશ અને ધ્વનિ બંને સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની તેમની ક્ષમતા તેમને વિવિધ પ્રકારની સેન્સિંગ તકનીકો માટે બહુમુખી બનાવે છે.
વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો
Q:LNOI ટેકનોલોજી શું છે?
A:LNOI ટેકનોલોજીમાં પાતળા લિથિયમ નિયોબેટ ફિલ્મને ઇન્સ્યુલેટીંગ સબસ્ટ્રેટ, સામાન્ય રીતે સિલિકોન પર ટ્રાન્સફર કરવાનો સમાવેશ થાય છે. આ ટેકનોલોજી લિથિયમ નિયોબેટના અનન્ય ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરે છે, જેમ કે તેની ઉચ્ચ બિન-રેખીય ઓપ્ટિકલ લાક્ષણિકતાઓ, પીઝોઇલેક્ટ્રિસિટી અને પાયરોઇલેક્ટ્રિસિટી, જે તેને સંકલિત ઓપ્ટિક્સ અને ટેલિકોમ્યુનિકેશન માટે આદર્શ બનાવે છે.
Q:LNOI અને SOI વેફર્સ વચ્ચે શું તફાવત છે?
A: LNOI અને SOI બંને વેફર્સ સમાન છે કારણ કે તેમાં સબસ્ટ્રેટ સાથે બંધાયેલ સામગ્રીનો પાતળો સ્તર હોય છે. જો કે, LNOI વેફર્સ પાતળા ફિલ્મ સામગ્રી તરીકે લિથિયમ નિયોબેટનો ઉપયોગ કરે છે, જ્યારે SOI વેફર્સ સિલિકોનનો ઉપયોગ કરે છે. મુખ્ય તફાવત પાતળા ફિલ્મ સામગ્રીના ગુણધર્મોમાં રહેલો છે, જેમાં LNOI શ્રેષ્ઠ ઓપ્ટિકલ અને પીઝોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો પ્રદાન કરે છે.
Q:LNOI વેફર્સનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદા શું છે?
A: LNOI વેફર્સના મુખ્ય ફાયદાઓમાં તેમના ઉત્તમ ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો, જેમ કે ઉચ્ચ બિન-રેખીય ઓપ્ટિકલ ગુણાંક અને તેમની યાંત્રિક શક્તિનો સમાવેશ થાય છે. આ લાક્ષણિકતાઓ LNOI વેફરને હાઇ-સ્પીડ, હાઇ-ફ્રિકવન્સી અને ક્વોન્ટમ એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગ માટે આદર્શ બનાવે છે.
Q:શું LNOI વેફર્સનો ઉપયોગ ક્વોન્ટમ એપ્લિકેશન માટે થઈ શકે છે?
A:હા, LNOI વેફર્સનો ઉપયોગ ક્વોન્ટમ ટેકનોલોજીમાં વ્યાપકપણે થાય છે કારણ કે તેમાં ફસાયેલા ફોટોન જોડીઓ ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા અને સંકલિત ફોટોનિક્સ સાથે તેમની સુસંગતતા છે. ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ, કોમ્યુનિકેશન અને ક્રિપ્ટોગ્રાફીમાં એપ્લિકેશનો માટે આ ગુણધર્મો મહત્વપૂર્ણ છે.
Q:LNOI ફિલ્મ્સની લાક્ષણિક જાડાઈ કેટલી હોય છે?
A: LNOI ફિલ્મો સામાન્ય રીતે ચોક્કસ ઉપયોગના આધારે થોડાક સો નેનોમીટરથી લઈને કેટલાક માઇક્રોમીટર સુધીની જાડાઈમાં હોય છે. આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન જાડાઈ નિયંત્રિત થાય છે.
