Dispositivos fotónicos LNOI Wafer 2/3/4/6/8 pulgadas (Si/LiNbO₃,
personalizables)
Introducción de P: ¿Qué es LNOI?
Los cristales de LiNbO3 se utilizan ampliamente como duplicadores
de frecuencia para longitudes de onda > 1um y osciladores
paramétricos ópticos (OPO) bombeados a 1064 nm, así como
dispositivos de adaptación de fase cuasi (QPM). Debido a sus
grandes coeficientes Elector-Óptico (E-O) y Acousto-Óptico (A-O),
el cristal de LiNbO3 es el material más utilizado para celdas de
Pockel, interruptores Q y moduladores de fase, sustratos de guía de
ondas y obleas de ondas acústicas superficiales (SAW), etc.
Nuestra abundante experiencia en el crecimiento y la producción en
masa de niobato de litio de grado óptico tanto en boule como en
obleas. Estamos equipados con instalaciones avanzadas para el
crecimiento de cristales, corte, lapeado de obleas, pulido y
verificación, todos los productos terminados pasan por pruebas de
temperatura de curie e inspección de control de calidad. Todas las
obleas están bajo estricto control de calidad e inspección. Y
también bajo estricto control de limpieza y planitud de la
superficie.
Especificación LNOI WaferP: ¿Qué es LNOI?
| Material | dopado Grado LiNbO3 obleas |
| Curie Temp | 1142±0.7℃ |
| Corte Ángulo | X/Y/Z etc |
| Diámetro/tamaño | 2”/3”/4”/6"/8” |
| Tol(±) | <0.20 mm ±0.005mm |
| Grosor | 0.18～0.5mm o más |
| Plano Todos disponibles | TTV |
| <3μm | Alabeo |
| -30 | |
| <40μm | Orientación |
| Plano Todos disponibles | Superficie |
| Criterios Pulido de una sola cara (SSP)/Pulido de dos caras (DSP) | Pulido |
| lado Ra <0.5nm | S/D |
| 20/10 | Borde |
| Criterios Índice de refracción | Calidad |
| Libre de grietas (burbujas e inclusiones) | Óptico |
| dopado Mg/Fe/Zn/MgO etc para LN de grado óptico | < obleas por solicitudOblea |
| Superficie Criterios Índice de refracción | No=2.2878/Ne=2.2033 @632nm longitud de onda/método de acoplador de
prisma. | Contaminación, |
| Ninguna | Defecto |
| c>0.3μ m <=30 | Arañazos, Astillado |
| Ninguno | Defecto |
| Sin grietas en los bordes, arañazos, marcas de sierra, manchas | Embalaje |
| Cantidad/Caja de obleas | 25 piezas por caja | Propiedades de |
LNOI WaferP: ¿Qué es LNOI?
Paso 1: Implantación de iones
El primer paso en la producción de obleas LNOI implica la
implantación de iones. Un cristal de niobato de litio a granel se
somete a iones de helio (He) de alta energía inyectados en su
superficie. La máquina de implantación de iones acelera los iones
de helio, que penetran en el cristal de niobato de litio a una
profundidad específica.
La energía de los iones de helio se controla cuidadosamente para
lograr la profundidad deseada en el cristal. A medida que los iones
viajan a través del cristal, interactúan con la estructura de la
red del material, causando interrupciones atómicas que conducen a
la formación de un plano debilitado, conocido como la "capa de
implantación". Esta capa eventualmente permitirá que el cristal se
divida en dos capas distintas, donde la capa superior (denominada
Capa A) se convierte en la película delgada de niobato de litio
necesaria para LNOI.
El grosor de esta película delgada está directamente influenciado
por la profundidad de implantación, que se controla mediante la
energía de los iones de helio. Los iones forman una distribución
gaussiana en la interfaz, lo cual es crucial para garantizar la
uniformidad en la película final.
Paso 2: Preparación del sustrato
Una vez que se completa el proceso de implantación de iones, el
siguiente paso es preparar el sustrato que soportará la película
delgada de niobato de litio. Para las obleas LNOI, los materiales
de sustrato comunes incluyen silicio (Si) o el propio niobato de
litio (LN). El sustrato debe proporcionar soporte mecánico para la
película delgada y garantizar la estabilidad a largo plazo durante
los pasos de procesamiento posteriores.
Para preparar el sustrato, una capa aislante de SiO₂ (dióxido de
silicio) se deposita típicamente sobre la superficie del sustrato
de silicio utilizando técnicas como la oxidación térmica o PECVD
(Deposición química de vapor mejorada por plasma). Esta capa sirve
como medio aislante entre la película de niobato de litio y el
sustrato de silicio. En algunos casos, si la capa de SiO₂ no es lo
suficientemente lisa, se aplica un proceso de pulido
químico-mecánico (CMP) para garantizar que la superficie sea
uniforme y esté lista para el proceso de unión.
Paso 3: Unión de película delgada
Después de preparar el sustrato, el siguiente paso es unir la
película delgada de niobato de litio (Capa A) al sustrato. El
cristal de niobato de litio, después de la implantación de iones,
se voltea 180 grados y se coloca sobre el sustrato preparado. El
proceso de unión se lleva a cabo típicamente utilizando una técnica
de unión de obleas.
En la unión de obleas, tanto el cristal de niobato de litio como el
sustrato se someten a alta presión y temperatura, lo que hace que
las dos superficies se adhieran fuertemente. El proceso de unión
directa generalmente no requiere ningún material adhesivo, y las
superficies se unen a nivel molecular. Para fines de investigación,
el benzociclobuteno (BCB) puede usarse como un material de unión
intermedio para proporcionar soporte adicional, aunque generalmente
no se usa en la producción comercial debido a su estabilidad
limitada a largo plazo.
Paso 4: Recocido y separación de capas
Después del proceso de unión, la oblea unida se somete a un
tratamiento de recocido. El recocido es crucial para mejorar la
fuerza de unión entre la capa de niobato de litio y el sustrato,
así como para reparar cualquier daño causado por el proceso de
implantación de iones.
Durante el recocido, la oblea unida se calienta a una temperatura
específica y se mantiene a esa temperatura durante una cierta
duración. Este proceso no solo fortalece los enlaces interfaciales,
sino que también induce la formación de microburbujas en la capa
implantada con iones. Estas burbujas gradualmente hacen que la capa
de niobato de litio (Capa A) se separe del cristal de niobato de
litio a granel original (Capa B).
Una vez que ocurre la separación, se utilizan herramientas
mecánicas para separar las dos capas, dejando una película delgada
de niobato de litio (Capa A) de alta calidad en el sustrato. La
temperatura se reduce gradualmente a temperatura ambiente,
completando el proceso de recocido y separación de capas.
Paso 5: Planarización CMP
Después de la separación de la capa de niobato de litio, la
superficie de la oblea LNOI es típicamente rugosa y desigual. Para
lograr la calidad de superficie requerida, la oblea se somete a un
proceso final de pulido químico-mecánico (CMP). CMP suaviza la
superficie de la oblea, eliminando cualquier rugosidad restante y
asegurando que la película delgada sea plana.
El proceso CMP es esencial para obtener un acabado de alta calidad
en la oblea, lo cual es crítico para la fabricación posterior del
dispositivo. La superficie se pule a un nivel muy fino, a menudo
con una rugosidad (Rq) de menos de 0.5 nm, medida por Microscopía
de Fuerza Atómica (AFM).
Aplicaciones de la oblea LNOI
Las obleas LNOI (Niobato de Litio sobre Aislante) se utilizan en
una amplia gama de aplicaciones avanzadas debido a sus propiedades
excepcionales, incluidos los altos coeficientes ópticos no lineales
y las fuertes características mecánicas. En óptica integrada, las
obleas LNOI son esenciales para crear dispositivos fotónicos como
moduladores, guías de ondas y resonadores, que son críticos para
manipular la luz en circuitos integrados. En telecomunicaciones,
las obleas LNOI se utilizan ampliamente en moduladores ópticos, que
permiten la transmisión de datos a alta velocidad en redes de fibra
óptica. En el campo de la computación cuántica, las obleas LNOI
juegan un papel vital en la generación de pares de fotones
entrelazados, que son fundamentales para la distribución de claves
cuánticas (QKD) y la comunicación segura. Además, las obleas LNOI
se utilizan en diversas aplicaciones de sensores, donde se utilizan
para crear sensores ópticos y acústicos altamente sensibles para el
monitoreo ambiental, el diagnóstico médico y los procesos
industriales. Estas diversas aplicaciones hacen de las obleas LNOI
un material clave en el desarrollo de tecnologías de próxima
generación en múltiples campos.
Preguntas frecuentes
de LNOI WaferP: ¿Qué es LNOI?
R: LNOI significa Niobato de Litio sobre Aislante. Se refiere a un
tipo de oblea que presenta una fina capa de niobato de litio
(LiNbO₃) adherida a un sustrato aislante como silicio u otro
material aislante. Las obleas LNOI conservan las excelentes
propiedades ópticas, piezoeléctricas y piroeléctricas del niobato
de litio, lo que las hace ideales para su uso en diversas
tecnologías fotónicas, de telecomunicaciones y cuánticas.
P: ¿Cuáles son las principales aplicaciones de las obleas LNOI?
R: Las obleas LNOI se utilizan en una variedad de aplicaciones,
incluyendo óptica integrada para dispositivos fotónicos,
moduladores ópticos en telecomunicaciones, generación de fotones
entrelazados en computación cuántica y en sensores para mediciones
ópticas y acústicas en monitoreo ambiental, diagnóstico médico y
pruebas industriales.
P: ¿Cómo se fabrican las obleas LNOI?
R: La fabricación de obleas LNOI implica varios pasos, incluyendo
la implantación de iones, la unión de la capa de niobato de litio a
un sustrato (generalmente silicio), el recocido para la separación
y el pulido químico-mecánico (CMP) para lograr una superficie lisa
y de alta calidad. La implantación de iones crea una capa fina y
frágil que se puede separar del cristal de niobato de litio a
granel, dejando una fina película de niobato de litio de alta
calidad en el sustrato.
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