ஒருங்கிணைந்த ஒளியியல் துறையில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க புதிய சக்தியாக மெல்லிய-படல லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) பொருள் உருவாகி வருகிறது. இந்த ஆண்டு, LTOI மாடுலேட்டர்கள் குறித்த பல உயர் மட்ட படைப்புகள் வெளியிடப்பட்டுள்ளன, ஷாங்காய் இன்ஸ்டிடியூட் ஆஃப் மைக்ரோசிஸ்டம் அண்ட் இன்ஃபர்மேஷன் டெக்னாலஜியைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் ஜின் ஓ வழங்கிய உயர்தர LTOI வேஃபர்கள் மற்றும் சுவிட்சர்லாந்தின் EPFL இல் பேராசிரியர் கிப்பன்பெர்க்கின் குழுவால் உருவாக்கப்பட்ட உயர்தர அலை வழிகாட்டி பொறித்தல் செயல்முறைகள். அவர்களின் கூட்டு முயற்சிகள் ஈர்க்கக்கூடிய முடிவுகளைக் காட்டியுள்ளன. கூடுதலாக, பேராசிரியர் லியு லியு தலைமையிலான ஜெஜியாங் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் பேராசிரியர் லோன்கார் தலைமையிலான ஹார்வர்ட் பல்கலைக்கழகத்தின் ஆராய்ச்சி குழுக்களும் அதிவேக, உயர்-நிலைத்தன்மை LTOI மாடுலேட்டர்கள் குறித்து அறிக்கை அளித்துள்ளன.
மெல்லிய-படல லித்தியம் நியோபேட்டின் (LNOI) நெருங்கிய உறவினராக, LTOI, லித்தியம் நியோபேட்டின் அதிவேக பண்பேற்றம் மற்றும் குறைந்த-இழப்பு பண்புகளைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது, அதே நேரத்தில் குறைந்த விலை, குறைந்த இருமுனை ஒளிவிலகல் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட ஒளிவிலகல் விளைவுகள் போன்ற நன்மைகளையும் வழங்குகிறது. இரண்டு பொருட்களின் முக்கிய பண்புகளின் ஒப்பீடு கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
◆ லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) மற்றும் லித்தியம் நியோபேட் (LNOI) இடையே உள்ள ஒற்றுமைகள்
① कालिक समालिकஒளிவிலகல் குறியீடு:2.12 எதிராக 2.21
இது இரண்டு பொருட்களையும் அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒற்றை-முறை அலை வழிகாட்டி பரிமாணங்கள், வளைக்கும் ஆரம் மற்றும் பொதுவான செயலற்ற சாதன அளவுகள் மிகவும் ஒத்தவை என்பதையும், அவற்றின் ஃபைபர் இணைப்பு செயல்திறனும் ஒப்பிடத்தக்கது என்பதையும் குறிக்கிறது. நல்ல அலை வழிகாட்டி பொறிப்புடன், இரண்டு பொருட்களும் செருகும் இழப்பை அடையலாம்<0.1 dB/cm. EPFL அலை வழிகாட்டி இழப்பை 5.6 dB/m எனப் புகாரளிக்கிறது.
② (ஆங்கிலம்)எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் குணகம்:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
இரண்டு பொருட்களுக்கும் பண்பேற்ற செயல்திறன் ஒப்பிடத்தக்கது, பாக்கல்ஸ் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட பண்பேற்றம், அதிக அலைவரிசையை அனுமதிக்கிறது. தற்போது, LTOI மாடுலேட்டர்கள் ஒரு லேனுக்கு 400G செயல்திறனை அடையும் திறன் கொண்டவை, அலைவரிசை 110 GHz ஐ விட அதிகமாக உள்ளது.
③कालिक संपि�பேண்ட்கேப்:3.93 eV vs 3.78 eV
இரண்டு பொருட்களும் ஒரு பரந்த வெளிப்படையான சாளரத்தைக் கொண்டுள்ளன, அவை புலப்படும் முதல் அகச்சிவப்பு அலைநீளங்கள் வரையிலான பயன்பாடுகளை ஆதரிக்கின்றன, தொடர்பு பட்டைகளில் உறிஞ்சுதல் இல்லை.
④ (ஆங்கிலம்)இரண்டாம்-வரிசை நேரியல் அல்லாத குணகம் (d33):இரவு 21 மணி/வி vs இரவு 27 மணி/வி
இரண்டாவது ஹார்மோனிக் தலைமுறை (SHG), வேறுபாடு-அதிர்வெண் தலைமுறை (DFG) அல்லது கூட்டு-அதிர்வெண் தலைமுறை (SFG) போன்ற நேரியல் அல்லாத பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்பட்டால், இரண்டு பொருட்களின் மாற்ற செயல்திறன் மிகவும் ஒத்ததாக இருக்க வேண்டும்.
◆ LTOI vs LNOI இன் செலவு நன்மை
① कालिक समालिकவேஃபர் தயாரிப்பு செலவு குறைவு
அடுக்குப் பிரிப்புக்கு LNOI-க்கு He அயன் பொருத்துதல் தேவைப்படுகிறது, இது குறைந்த அயனியாக்கம் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது. இதற்கு நேர்மாறாக, LTOI பிரிப்புக்கு H அயன் பொருத்துதலைப் பயன்படுத்துகிறது, இது SOI-ஐப் போன்றது, இது LNOI-ஐ விட 10 மடங்கு அதிகமாக டிலாமினேஷன் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது. இதன் விளைவாக 6-இன்ச் வேஃபர்களுக்கு குறிப்பிடத்தக்க விலை வேறுபாடு ஏற்படுகிறது: $300 vs. $2000, 85% செலவுக் குறைப்பு.
② (ஆங்கிலம்)இது ஏற்கனவே நுகர்வோர் மின்னணு சந்தையில் ஒலி வடிகட்டிகளுக்கு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.(ஆண்டுக்கு 750,000 யூனிட்கள், சாம்சங், ஆப்பிள், சோனி போன்றவற்றால் பயன்படுத்தப்படுகிறது).
◆ LTOI vs LNOI இன் செயல்திறன் நன்மைகள்
① कालिक समालिकகுறைவான பொருள் குறைபாடுகள், பலவீனமான ஒளிவிலகல் விளைவு, அதிக நிலைத்தன்மை
ஆரம்பத்தில், LNOI மாடுலேட்டர்கள் பெரும்பாலும் சார்பு புள்ளி சறுக்கலை வெளிப்படுத்தின, முதன்மையாக அலை வழிகாட்டி இடைமுகத்தில் உள்ள குறைபாடுகளால் ஏற்படும் மின்னூட்டக் குவிப்பு காரணமாக. சிகிச்சையளிக்கப்படாவிட்டால், இந்த சாதனங்கள் நிலைப்படுத்த ஒரு நாள் வரை ஆகலாம். இருப்பினும், இந்த சிக்கலை நிவர்த்தி செய்ய பல்வேறு முறைகள் உருவாக்கப்பட்டன, அதாவது உலோக ஆக்சைடு உறைப்பூச்சு, அடி மூலக்கூறு துருவப்படுத்தல் மற்றும் அனீலிங் போன்றவை, இந்த சிக்கலை இப்போது பெரும்பாலும் சமாளிக்க உதவுகின்றன.
இதற்கு நேர்மாறாக, LTOI குறைவான பொருள் குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, இதனால் சறுக்கல் நிகழ்வுகள் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகின்றன. கூடுதல் செயலாக்கம் இல்லாவிட்டாலும், அதன் இயக்கப் புள்ளி ஒப்பீட்டளவில் நிலையானதாகவே உள்ளது. EPFL, ஹார்வர்ட் மற்றும் ஜெஜியாங் பல்கலைக்கழகம் ஆகியவற்றால் இதே போன்ற முடிவுகள் அறிவிக்கப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், ஒப்பீடு பெரும்பாலும் சிகிச்சையளிக்கப்படாத LNOI மாடுலேட்டர்களைப் பயன்படுத்துகிறது, இது முற்றிலும் நியாயமானதாக இருக்காது; செயலாக்கத்துடன், இரண்டு பொருட்களின் செயல்திறன் ஒத்ததாக இருக்கலாம். முக்கிய வேறுபாடு LTOI குறைவான கூடுதல் செயலாக்க படிகளைக் கோருவதில் உள்ளது.
② (ஆங்கிலம்)குறைந்த பைர்ஃபிரிங்கன்ஸ்: 0.004 vs 0.07
லித்தியம் நியோபேட்டின் (LNOI) உயர் இருமுனை ஒளிவிலகல் சில நேரங்களில் சவாலானதாக இருக்கலாம், குறிப்பாக அலைவழி வளைவுகள் பயன்முறை இணைப்பு மற்றும் பயன்முறை கலப்பினத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும். மெல்லிய LNOI இல், அலைவழியில் உள்ள ஒரு வளைவு TE ஒளியை ஓரளவு TM ஒளியாக மாற்றும், இது வடிகட்டிகள் போன்ற சில செயலற்ற சாதனங்களின் உற்பத்தியை சிக்கலாக்குகிறது.
LTOI உடன், குறைந்த இருமுனை ஒளிர்வு இந்த சிக்கலை நீக்குகிறது, இது உயர் செயல்திறன் கொண்ட செயலற்ற சாதனங்களை உருவாக்குவதை எளிதாக்குகிறது. EPFL குறிப்பிடத்தக்க முடிவுகளை அறிவித்துள்ளது, LTOI இன் குறைந்த இருமுனை ஒளிர்வு மற்றும் பயன்முறை-குறுக்கு இல்லாததைப் பயன்படுத்தி, பரந்த நிறமாலை வரம்பில் தட்டையான சிதறல் கட்டுப்பாட்டுடன் அல்ட்ரா-வைட்-ஸ்பெக்ட்ரம் எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் அதிர்வெண் சீப்பு உருவாக்கத்தை அடைகிறது. இதன் விளைவாக 2000 க்கும் மேற்பட்ட சீப்பு கோடுகளுடன் கூடிய ஈர்க்கக்கூடிய 450 nm சீப்பு அலைவரிசை கிடைத்தது, இது லித்தியம் நியோபேட் மூலம் அடையக்கூடியதை விட பல மடங்கு பெரியது. கெர் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் சீப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் சீப்புகள் அதிக சக்தி கொண்ட மைக்ரோவேவ் உள்ளீடு தேவைப்பட்டாலும், வரம்பு இல்லாததாகவும், நிலையானதாகவும் இருப்பதன் நன்மையை வழங்குகின்றன.
③कालिक संपि�அதிக ஒளியியல் சேத வரம்பு
LTOI இன் ஒளியியல் சேத வரம்பு LNOI ஐ விட இரண்டு மடங்கு அதிகமாகும், இது நேரியல் அல்லாத பயன்பாடுகளில் (மற்றும் எதிர்கால ஒத்திசைவான சரியான உறிஞ்சுதல் (CPO) பயன்பாடுகளில்) ஒரு நன்மையை வழங்குகிறது. தற்போதைய ஒளியியல் தொகுதி சக்தி நிலைகள் லித்தியம் நியோபேட்டை சேதப்படுத்த வாய்ப்பில்லை.
④ (ஆங்கிலம்)குறைந்த ராமன் விளைவு
இது நேரியல் அல்லாத பயன்பாடுகளுக்கும் பொருந்தும். லித்தியம் நியோபேட் ஒரு வலுவான ராமன் விளைவைக் கொண்டுள்ளது, இது கெர் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் சீப்பு பயன்பாடுகளில் தேவையற்ற ராமன் ஒளி உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கும் மற்றும் போட்டியைப் பெறலாம், இது x-கட் லித்தியம் நியோபேட் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் சீப்புகள் சொலிடன் நிலையை அடைவதைத் தடுக்கிறது. LTOI உடன், படிக நோக்குநிலை வடிவமைப்பு மூலம் ராமன் விளைவை அடக்க முடியும், இது x-கட் LTOI சொலிடன் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் சீப்பு உருவாக்கத்தை அடைய அனுமதிக்கிறது. இது அதிவேக மாடுலேட்டர்களுடன் சொலிடன் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் சீப்புகளின் ஒற்றைக்கல் ஒருங்கிணைப்பை செயல்படுத்துகிறது, இது LNOI உடன் அடைய முடியாத ஒரு சாதனையாகும்.
◆ மெல்லிய-திரைப்பட லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) ஏன் முன்னர் குறிப்பிடப்படவில்லை?
லித்தியம் டான்டலேட் லித்தியம் நியோபேட்டை விடக் குறைவான கியூரி வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது (610°C vs. 1157°C). ஹீட்டோரோஇன்டெக்ரேஷன் தொழில்நுட்பம் (XOI) உருவாகுவதற்கு முன்பு, லித்தியம் நியோபேட் மாடுலேட்டர்கள் டைட்டானியம் பரவலைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்பட்டன, இதற்கு 1000°C க்கும் அதிகமான வெப்பநிலையில் அனீலிங் தேவைப்படுகிறது, இதனால் LTOI பொருத்தமற்றதாக மாறியது. இருப்பினும், மாடுலேட்டர் உருவாக்கத்திற்கு இன்சுலேட்டர் அடி மூலக்கூறுகள் மற்றும் அலை வழிகாட்டி பொறிப்பைப் பயன்படுத்துவதை நோக்கிய இன்றைய மாற்றத்துடன், 610°C கியூரி வெப்பநிலை போதுமானதை விட அதிகமாக உள்ளது.
◆ தின்-ஃபிலிம் லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) தின்-ஃபிலிம் லித்தியம் நியோபேட் (TFLN) ஐ மாற்றுமா?
தற்போதைய ஆராய்ச்சியின் அடிப்படையில், LTOI செயலற்ற செயல்திறன், நிலைத்தன்மை மற்றும் பெரிய அளவிலான உற்பத்தி செலவில் வெளிப்படையான குறைபாடுகள் இல்லாமல் நன்மைகளை வழங்குகிறது. இருப்பினும், பண்பேற்ற செயல்திறனில் LTOI லித்தியம் நியோபேட்டை விட அதிகமாக இல்லை, மேலும் LNOI உடனான நிலைத்தன்மை சிக்கல்கள் அறியப்பட்ட தீர்வுகளைக் கொண்டுள்ளன. தொடர்பு DR தொகுதிகளுக்கு, செயலற்ற கூறுகளுக்கு குறைந்தபட்ச தேவை உள்ளது (மேலும் தேவைப்பட்டால் சிலிக்கான் நைட்ரைடைப் பயன்படுத்தலாம்). கூடுதலாக, வேஃபர்-நிலை பொறித்தல் செயல்முறைகள், ஹீட்டோரோஇன்டெக்ரேஷன் நுட்பங்கள் மற்றும் நம்பகத்தன்மை சோதனையை மீண்டும் நிறுவ புதிய முதலீடுகள் தேவைப்படுகின்றன (லித்தியம் நியோபேட் பொறித்தலில் உள்ள சிரமம் அலை வழிகாட்டி அல்ல, ஆனால் அதிக மகசூல் கொண்ட வேஃபர்-நிலை பொறிப்பை அடைவது). எனவே, லித்தியம் நியோபேட்டின் நிறுவப்பட்ட நிலையுடன் போட்டியிட, LTOI மேலும் நன்மைகளைக் கண்டறிய வேண்டியிருக்கலாம். இருப்பினும், கல்வி ரீதியாக, ஆக்டேவ்-ஸ்பேனிங் எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் சீப்புகள், PPLT, சொலிடன் மற்றும் AWG அலைநீளப் பிரிவு சாதனங்கள் மற்றும் வரிசை மாடுலேட்டர்கள் போன்ற ஒருங்கிணைந்த ஆன்-சிப் அமைப்புகளுக்கு LTOI குறிப்பிடத்தக்க ஆராய்ச்சி திறனை வழங்குகிறது.
இடுகை நேரம்: நவம்பர்-08-2024