மெல்லிய-பட லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) பொருள் ஒருங்கிணைந்த ஒளியியல் துறையில் குறிப்பிடத்தக்க புதிய சக்தியாக வெளிப்படுகிறது. இந்த ஆண்டு, ஷாங்காய் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் மைக்ரோசிஸ்டம் மற்றும் இன்ஃபர்மேஷன் டெக்னாலஜியில் இருந்து பேராசிரியர் ஜின் ஓவ் வழங்கிய உயர்தர LTOI செதில்கள் மற்றும் EPFL இல் பேராசிரியர் கிப்பன்பெர்க்கின் குழுவால் உருவாக்கப்பட்ட உயர்தர அலை வழிகாட்டி பொறித்தல் செயல்முறைகளுடன், LTOI மாடுலேட்டர்களில் பல உயர்-நிலை படைப்புகள் வெளியிடப்பட்டுள்ளன. , சுவிட்சர்லாந்து. அவர்களின் கூட்டு முயற்சிகள் ஈர்க்கக்கூடிய முடிவுகளைக் காட்டியுள்ளன. கூடுதலாக, பேராசிரியர் லியு லியு தலைமையிலான ஜெஜியாங் பல்கலைக்கழகத்தின் ஆராய்ச்சிக் குழுக்கள் மற்றும் பேராசிரியர் லோன்கார் தலைமையிலான ஹார்வர்ட் பல்கலைக்கழகமும் அதிவேக, உயர் நிலைத்தன்மை கொண்ட LTOI மாடுலேட்டர்கள் குறித்து அறிக்கை அளித்துள்ளன.
மெல்லிய-படமான லித்தியம் நியோபேட்டின் (LNOI) நெருங்கிய உறவினராக, LTOI லித்தியம் நியோபேட்டின் அதிவேக பண்பேற்றம் மற்றும் குறைந்த-இழப்பு பண்புகளை தக்க வைத்துக் கொண்டுள்ளது, அதே நேரத்தில் குறைந்த விலை, குறைந்த பைர்பிரிங்க்ஸ் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட ஒளிச்சேர்க்கை விளைவுகள் போன்ற நன்மைகளையும் வழங்குகிறது. இரண்டு பொருட்களின் முக்கிய பண்புகளின் ஒப்பீடு கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.
◆ லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) மற்றும் லித்தியம் நியோபேட் (LNOI) இடையே உள்ள ஒற்றுமைகள்
①ஒளிவிலகல் குறியீடு:2.12 எதிராக 2.21
ஒற்றை-பயன்முறை அலை வழிகாட்டி பரிமாணங்கள், வளைக்கும் ஆரம் மற்றும் இரண்டு பொருட்களின் அடிப்படையிலான பொதுவான செயலற்ற சாதன அளவுகள் மிகவும் ஒத்ததாக இருப்பதை இது குறிக்கிறது, மேலும் அவற்றின் ஃபைபர் இணைப்பு செயல்திறன் ஒப்பிடத்தக்கது. நல்ல அலை வழிகாட்டி பொறிப்புடன், இரண்டு பொருட்களும் ஒரு செருகும் இழப்பை அடையலாம்<0.1 dB/cm. 5.6 dB/m அலை வழிகாட்டி இழப்பை EPFL தெரிவிக்கிறது.
②எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் குணகம்:30.5 pm/V vs 30.9 pm/V
பண்பேற்றம் செயல்திறன் இரண்டு பொருட்களுக்கும் ஒப்பிடத்தக்கது, Pockels விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட பண்பேற்றம், அதிக அலைவரிசையை அனுமதிக்கிறது. தற்போது, LTOI மாடுலேட்டர்கள் ஒரு லேன் செயல்திறனை 400G அடையும் திறன் கொண்டவை, அலைவரிசை 110 GHz ஐ விட அதிகமாக உள்ளது.
③பேண்ட்கேப்:3.93 eV vs 3.78 eV
இரண்டு பொருட்களும் ஒரு பரந்த வெளிப்படையான சாளரத்தைக் கொண்டுள்ளன, அவை புலப்படும் முதல் அகச்சிவப்பு அலைநீளங்கள் வரை பயன்பாடுகளை ஆதரிக்கின்றன, தகவல்தொடர்பு பட்டைகளில் எந்த உறிஞ்சுதலும் இல்லை.
④இரண்டாம்-வரிசை நேரியல் அல்லாத குணகம் (d33):21 pm/V vs 27 pm/V
இரண்டாவது ஹார்மோனிக் தலைமுறை (SHG), வேறுபாடு-அதிர்வெண் உருவாக்கம் (DFG), அல்லது தொகை-அதிர்வெண் தலைமுறை (SFG) போன்ற நேரியல் அல்லாத பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தினால், இரண்டு பொருட்களின் மாற்றும் திறன் மிகவும் ஒத்ததாக இருக்க வேண்டும்.
◆ LTOI vs LNOI இன் விலை நன்மை
①குறைந்த வேஃபர் தயாரிப்பு செலவு
LNOI க்கு லேயர் பிரிப்பிற்கு He ion implantation தேவைப்படுகிறது, இது குறைந்த அயனியாக்கம் திறன் கொண்டது. இதற்கு நேர்மாறாக, LTOI ஆனது LNOI ஐ விட 10 மடங்கு அதிகமான டிலாமினேஷன் திறனுடன், SOI ஐப் போன்றே பிரிப்பதற்காக H அயன் பொருத்துதலைப் பயன்படுத்துகிறது. இது 6-இன்ச் வேஃபர்களுக்கு குறிப்பிடத்தக்க விலை வேறுபாட்டை ஏற்படுத்துகிறது: $300 எதிராக $2000, 85% செலவுக் குறைப்பு.
②இது ஏற்கனவே ஒலி வடிகட்டிகளுக்கான நுகர்வோர் மின்னணு சந்தையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது(ஆண்டுதோறும் 750,000 அலகுகள், சாம்சங், ஆப்பிள், சோனி போன்றவற்றால் பயன்படுத்தப்படுகிறது).
◆ LTOI vs LNOI இன் செயல்திறன் நன்மைகள்
①குறைவான பொருள் குறைபாடுகள், பலவீனமான ஒளிக்கதிர் விளைவு, அதிக நிலைப்புத்தன்மை
ஆரம்பத்தில், LNOI மாடுலேட்டர்கள் பெரும்பாலும் சார்பு புள்ளி சறுக்கலை வெளிப்படுத்தியது, முதன்மையாக அலை வழிகாட்டி இடைமுகத்தில் உள்ள குறைபாடுகளால் ஏற்படும் சார்ஜ் திரட்சியின் காரணமாக. சிகிச்சையளிக்கப்படாவிட்டால், இந்த சாதனங்கள் நிலைபெற ஒரு நாள் வரை ஆகலாம். இருப்பினும், இந்த சிக்கலை தீர்க்க பல்வேறு முறைகள் உருவாக்கப்பட்டன, அதாவது உலோக ஆக்சைடு உறைப்பூச்சு, அடி மூலக்கூறு துருவப்படுத்தல் மற்றும் அனீலிங் போன்றவற்றைப் பயன்படுத்துதல், இந்த சிக்கலை இப்போது பெருமளவில் சமாளிக்கக்கூடியதாக உள்ளது.
இதற்கு நேர்மாறாக, LTOI ஆனது குறைவான பொருள் குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, இது சறுக்கல் நிகழ்வுகளை கணிசமாகக் குறைக்க வழிவகுக்கிறது. கூடுதல் செயலாக்கம் இல்லாமல் கூட, அதன் இயக்க புள்ளி ஒப்பீட்டளவில் நிலையானதாக உள்ளது. இதே போன்ற முடிவுகள் EPFL, Harvard மற்றும் Zhejiang பல்கலைக்கழகத்தால் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், ஒப்பீடு பெரும்பாலும் சிகிச்சையளிக்கப்படாத LNOI மாடுலேட்டர்களைப் பயன்படுத்துகிறது, இது முற்றிலும் நியாயமானதாக இருக்காது; செயலாக்கத்தில், இரண்டு பொருட்களின் செயல்திறன் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். முக்கிய வேறுபாடு LTOI இல் உள்ளது, அதற்கு குறைவான கூடுதல் செயலாக்க படிகள் தேவைப்படுகின்றன.
②லோயர் பைர்பிரிங்க்ஸ்: 0.004 எதிராக 0.07
லித்தியம் நியோபேட்டின் (எல்என்ஓஐ) உயர் பைர்பிரிங்ஸ் சில நேரங்களில் சவாலாக இருக்கலாம், குறிப்பாக அலை வழிகாட்டி வளைவுகள் பயன்முறை இணைப்பு மற்றும் பயன்முறை கலப்பினத்தை ஏற்படுத்தும். மெல்லிய LNOI இல், அலை வழிகாட்டியின் வளைவு TE ஒளியை TM ஒளியாக ஓரளவு மாற்றும், இது வடிகட்டிகள் போன்ற சில செயலற்ற சாதனங்களை உருவாக்குவதை சிக்கலாக்கும்.
LTOI உடன், குறைந்த பைர்பிரிங்ஸ் இந்த சிக்கலை நீக்குகிறது, இது உயர் செயல்திறன் கொண்ட செயலற்ற சாதனங்களை உருவாக்குவதை எளிதாக்குகிறது. EPFL குறிப்பிடத்தக்க முடிவுகளைப் புகாரளித்துள்ளது, LTOI இன் குறைந்த பைர்பிரிங்ஸ் மற்றும் அல்ட்ரா-வைட்-ஸ்பெக்ட்ரம் எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் அதிர்வெண் சீப்பு உற்பத்தியை அடைய, பரந்த நிறமாலை வரம்பில் பிளாட் பரவல் கட்டுப்பாட்டுடன் பயன்முறை-குறுக்கு இல்லாதது. இதன் விளைவாக 2000க்கும் மேற்பட்ட சீப்புக் கோடுகளுடன் கூடிய 450 nm சீப்பு அலைவரிசையானது லித்தியம் நியோபேட் மூலம் அடையக்கூடியதை விட பல மடங்கு பெரியது. கெர் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் சீப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் சீப்புகள் த்ரெஷோல்ட் இல்லாததாகவும் மேலும் நிலையானதாகவும் இருக்கும் நன்மையை வழங்குகின்றன, இருப்பினும் அவற்றிற்கு அதிக சக்தி கொண்ட மைக்ரோவேவ் உள்ளீடு தேவைப்படுகிறது.
③அதிக ஆப்டிகல் சேத வரம்பு
LTOI இன் ஒளியியல் சேத வரம்பு LNOI ஐ விட இரண்டு மடங்கு அதிகமாக உள்ளது, இது நேரியல் அல்லாத பயன்பாடுகளில் (மற்றும் எதிர்கால ஒத்திசைவான சரியான உறிஞ்சுதல் (CPO) பயன்பாடுகளில்) ஒரு நன்மையை வழங்குகிறது. தற்போதைய ஆப்டிகல் தொகுதி சக்தி நிலைகள் லித்தியம் நியோபேட்டை சேதப்படுத்த வாய்ப்பில்லை.
④குறைந்த ராமன் விளைவு
இது நேரியல் அல்லாத பயன்பாடுகளுக்கும் பொருந்தும். லித்தியம் நியோபேட் வலுவான ராமன் விளைவைக் கொண்டுள்ளது, இது கெர் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் சீப்பு பயன்பாடுகளில் தேவையற்ற ராமன் ஒளி உருவாக்கம் மற்றும் போட்டியைப் பெற வழிவகுக்கும், x-கட் லித்தியம் நியோபேட் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் சீப்புகளை சொலிடன் நிலையை அடைவதைத் தடுக்கிறது. LTOI உடன், ராமன் விளைவை படிக நோக்குநிலை வடிவமைப்பு மூலம் அடக்கலாம், இது x-cut LTOI ஐ சொலிடன் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் சீப்பு உருவாக்கத்தை அடைய அனுமதிக்கிறது. இது அதிவேக மாடுலேட்டர்களுடன் சொலிட்டான் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் சீப்புகளின் ஒரே மாதிரியான ஒருங்கிணைப்பை செயல்படுத்துகிறது, இது LNOI மூலம் அடைய முடியாத சாதனையாகும்.
◆ தின்-ஃபிலிம் லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) ஏன் முன்பு குறிப்பிடப்படவில்லை?
லித்தியம் டான்டலேட் லித்தியம் நியோபேட்டை விட குறைவான கியூரி வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது (610°C எதிராக 1157°C). ஹீட்டோரோஇன்டெக்ரேஷன் தொழில்நுட்பத்தின் (XOI) வளர்ச்சிக்கு முன், லித்தியம் நியோபேட் மாடுலேட்டர்கள் டைட்டானியம் பரவலைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்பட்டன, இதற்கு 1000 ° C க்கு மேல் அனீலிங் தேவைப்படுகிறது, இதனால் LTOI பொருத்தமற்றது. இருப்பினும், மாடுலேட்டர் உருவாக்கத்திற்கு இன்சுலேட்டர் அடி மூலக்கூறுகள் மற்றும் அலை வழிகாட்டி பொறித்தல் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துவதற்கான இன்றைய மாற்றத்துடன், 610°C கியூரி வெப்பநிலை போதுமானதை விட அதிகமாக உள்ளது.
◆ தின்-ஃபிலிம் லித்தியம் டான்டலேட் (LTOI) தின்-ஃபிலிம் லித்தியம் நியோபேட்டை (TFLN) மாற்றுமா?
தற்போதைய ஆராய்ச்சியின் அடிப்படையில், LTOI ஆனது செயலற்ற செயல்திறன், நிலைத்தன்மை மற்றும் பெரிய அளவிலான உற்பத்திச் செலவு ஆகியவற்றில் வெளிப்படையான குறைபாடுகள் இல்லாமல் நன்மைகளை வழங்குகிறது. இருப்பினும், மாடுலேஷன் செயல்திறனில் LTOI லித்தியம் நியோபேட்டை மிஞ்சவில்லை, மேலும் LNOI உடனான ஸ்திரத்தன்மை சிக்கல்களுக்குத் தெரிந்த தீர்வுகள் உள்ளன. தொடர்பு DR தொகுதிகளுக்கு, செயலற்ற கூறுகளுக்கு குறைந்தபட்ச தேவை உள்ளது (தேவைப்பட்டால் சிலிக்கான் நைட்ரைடு பயன்படுத்தப்படலாம்). கூடுதலாக, செதில்-நிலை பொறித்தல் செயல்முறைகள், ஹீட்டோரோஇன்டெக்ரேஷன் நுட்பங்கள் மற்றும் நம்பகத்தன்மை சோதனைகளை மீண்டும் நிறுவ புதிய முதலீடுகள் தேவை (லித்தியம் நியோபேட் பொறிப்பதில் உள்ள சிரமம் அலை வழிகாட்டி அல்ல, ஆனால் உயர்-விளைச்சல் செதில்-நிலை பொறிப்பை அடைவதற்கு). எனவே, லித்தியம் நியோபேட்டின் நிறுவப்பட்ட நிலையுடன் போட்டியிட, LTOI மேலும் நன்மைகளைக் கண்டறிய வேண்டும். இருப்பினும், கல்வி ரீதியாக, LTOI ஆனது, ஆக்டேவ்-ஸ்பானிங் எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் சீப்புகள், PPLT, சொலிடன் மற்றும் AWG அலைநீளப் பிரிவு சாதனங்கள் மற்றும் வரிசை மாடுலேட்டர்கள் போன்ற ஒருங்கிணைந்த ஆன்-சிப் அமைப்புகளுக்கு குறிப்பிடத்தக்க ஆராய்ச்சி திறனை வழங்குகிறது.
இடுகை நேரம்: நவம்பர்-08-2024