8 انچ LNOI (Insulator پر LiNbO3) ویفر برائے آپٹیکل ماڈیولٹرز ویو گائیڈز انٹیگریٹڈ سرکٹس
تفصیلی خاکہ
تعارف
Lithium Niobate on Insulator (LNOI) wafers ایک جدید مواد ہے جو مختلف جدید آپٹیکل اور الیکٹرانک ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے۔ یہ ویفرز لتیم نائوبیٹ (LiNbO₃) کی ایک پتلی تہہ کو ایک موصل سبسٹریٹ پر منتقل کر کے تیار کیے جاتے ہیں، عام طور پر سلکان یا کسی اور موزوں مواد کو، جس میں آئن امپلانٹیشن اور ویفر بانڈنگ جیسی نفیس تکنیکوں کا استعمال کیا جاتا ہے۔ LNOI ٹکنالوجی سیلیکون آن انسولیٹر (SOI) ویفر ٹیکنالوجی کے ساتھ بہت سی مماثلتیں رکھتی ہے لیکن لیتھیم نائوبیٹ کی منفرد آپٹیکل خصوصیات سے فائدہ اٹھاتی ہے، ایک ایسا مواد جو پیزو الیکٹرک، پائرو الیکٹرک اور نان لائنر آپٹیکل خصوصیات کے لیے جانا جاتا ہے۔
LNOI ویفرز نے انٹیگریٹڈ آپٹکس، ٹیلی کمیونیکیشنز، اور کوانٹم کمپیوٹنگ جیسے شعبوں میں اعلی تعدد اور تیز رفتار ایپلی کیشنز میں اپنی اعلی کارکردگی کی وجہ سے نمایاں توجہ حاصل کی ہے۔ ویفرز کو "اسمارٹ کٹ" تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جاتا ہے، جو لیتھیم نائوبیٹ پتلی فلم کی موٹائی پر قطعی کنٹرول کے قابل بناتا ہے، اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ ویفرز مختلف ایپلی کیشنز کے لیے مطلوبہ تصریحات کو پورا کرتے ہیں۔
اصول
ایل این او آئی ویفرز بنانے کا عمل بلک لیتھیم نائوبیٹ کرسٹل سے شروع ہوتا ہے۔ کرسٹل آئن امپلانٹیشن سے گزرتا ہے، جہاں لتیم نائوبیٹ کرسٹل کی سطح میں اعلی توانائی والے ہیلیم آئنوں کو متعارف کرایا جاتا ہے۔ یہ آئن کرسٹل میں ایک مخصوص گہرائی تک گھس جاتے ہیں اور کرسٹل کی ساخت کو متاثر کرتے ہیں، جس سے ایک نازک طیارہ بنتا ہے جسے بعد میں کرسٹل کو پتلی تہوں میں الگ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ہیلیم آئنوں کی مخصوص توانائی امپلانٹیشن کی گہرائی کو کنٹرول کرتی ہے، جو کہ حتمی لتیم نائوبیٹ پرت کی موٹائی کو براہ راست متاثر کرتی ہے۔
آئن امپلانٹیشن کے بعد، لیتھیم نیبیٹ کرسٹل کو ویفر بانڈنگ نامی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے سبسٹریٹ سے جوڑا جاتا ہے۔ بانڈنگ کا عمل عام طور پر براہ راست بانڈنگ کا طریقہ استعمال کرتا ہے، جہاں دو سطحیں (آئن ایمپلانٹڈ لتیم نیبیٹ کرسٹل اور سبسٹریٹ) کو ایک مضبوط بانڈ بنانے کے لیے اعلی درجہ حرارت اور دباؤ کے تحت ایک ساتھ دبایا جاتا ہے۔ کچھ صورتوں میں، ایک چپکنے والا مواد جیسے بینزو سائکلوبوٹینی (BCB) اضافی مدد کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
بانڈنگ کے بعد، ویفر آئن امپلانٹیشن کی وجہ سے ہونے والے کسی بھی نقصان کو ٹھیک کرنے اور تہوں کے درمیان بانڈ کو بڑھانے کے لیے اینیلنگ کے عمل سے گزرتا ہے۔ اینیلنگ کا عمل پتلی لتیم نائوبیٹ پرت کو اصل کرسٹل سے الگ کرنے میں بھی مدد کرتا ہے، جس سے لیتھیم نیبیٹ کی ایک پتلی، اعلیٰ معیار کی پرت پیچھے رہ جاتی ہے جسے آلہ کی تعمیر کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
وضاحتیں
LNOI ویفرز کو کئی اہم تصریحات کی خصوصیت دی گئی ہے جو کہ اعلی کارکردگی والے ایپلی کیشنز کے لیے ان کی مناسبیت کو یقینی بناتے ہیں۔ ان میں شامل ہیں:
مواد کی وضاحتیںمیں
| میںموادمیں | میںنردجیکرنمیں |
| مواد | یکساں: LiNbO3 |
| مواد کے معیار | بلبلے یا شمولیت <100μm |
| واقفیت | Y-کٹ ±0.2° |
| کثافت | 4.65 گرام/cm³ |
| کیوری کا درجہ حرارت | 1142 ±1°C |
| شفافیت | >95% 450-700 nm رینج میں (10 ملی میٹر موٹائی) |
مینوفیکچرنگ نردجیکرنمیں
| میںپیرامیٹرمیں | میںتفصیلاتمیں |
| قطر | 150 ملی میٹر ±0.2 ملی میٹر |
| موٹائی | 350 μm ±10 μm |
| چپٹا پن | <1.3 μm |
| کل موٹائی کا تغیر (TTV) | وارپ <70 μm @ 150 ملی میٹر ویفر |
| مقامی موٹائی کا تغیر (LTV) | <70 μm @ 150 ملی میٹر ویفر |
| کھردرا پن | Rq ≤0.5 nm (AFM RMS قدر) |
| سطح کا معیار | 40-20 |
| ذرات (غیر ہٹنے والا) | 100-200 μm ≤3 ذرات |
| چپس | <300 μm (مکمل ویفر، کوئی اخراج زون نہیں) |
| دراڑیں | کوئی دراڑ نہیں (مکمل ویفر) |
| آلودگی | کوئی غیر ہٹنے والا داغ نہیں (مکمل ویفر) |
| متوازی | <30 آرک سیکنڈز |
| اورینٹیشن حوالہ طیارہ (X-axis) | 47 ±2 ملی میٹر |
ایپلی کیشنز
LNOI wafers کو ان کی منفرد خصوصیات کی وجہ سے ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج میں استعمال کیا جاتا ہے، خاص طور پر فوٹوونکس، ٹیلی کمیونیکیشن، اور کوانٹم ٹیکنالوجیز کے شعبوں میں۔ کچھ اہم ایپلی کیشنز میں شامل ہیں:
انٹیگریٹڈ آپٹکس:LNOI ویفرز کو مربوط آپٹیکل سرکٹس میں وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے، جہاں وہ اعلیٰ کارکردگی والے فوٹوونک آلات جیسے ماڈیولیٹر، ویو گائیڈز، اور ریزونیٹرز کو فعال کرتے ہیں۔ لیتھیم نیوبیٹ کی اعلیٰ نان لائنر آپٹیکل خصوصیات اسے ان ایپلی کیشنز کے لیے ایک بہترین انتخاب بناتی ہیں جن میں روشنی کی موثر ہیرا پھیری کی ضرورت ہوتی ہے۔
ٹیلی کمیونیکیشن:LNOI ویفرز آپٹیکل ماڈیولٹرز میں استعمال ہوتے ہیں، جو تیز رفتار مواصلاتی نظام میں ضروری اجزاء ہیں، بشمول فائبر آپٹک نیٹ ورکس۔ اعلی تعدد پر روشنی کو ماڈیول کرنے کی صلاحیت LNOI ویفرز کو جدید ٹیلی کمیونیکیشن سسٹمز کے لیے مثالی بناتی ہے۔
کوانٹم کمپیوٹنگ:کوانٹم ٹیکنالوجیز میں، LNOI ویفرز کوانٹم کمپیوٹرز اور کوانٹم کمیونیکیشن سسٹمز کے اجزاء بنانے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ ایل این او آئی کی نان لائنر آپٹیکل خصوصیات کو الجھے ہوئے فوٹوون جوڑے بنانے کے لیے فائدہ اٹھایا جاتا ہے، جو کوانٹم کلید کی تقسیم اور کوانٹم کرپٹوگرافی کے لیے اہم ہیں۔
سینسر:LNOI ویفرز کو مختلف سینسنگ ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاتا ہے، بشمول آپٹیکل اور ایکوسٹک سینسر۔ روشنی اور آواز دونوں کے ساتھ تعامل کرنے کی ان کی صلاحیت انہیں مختلف قسم کی سینسنگ ٹیکنالوجیز کے لیے ورسٹائل بناتی ہے۔
اکثر پوچھے گئے سوالات
Q:LNOI ٹیکنالوجی کیا ہے؟
A:LNOI ٹکنالوجی میں ایک پتلی لتیم نیوبیٹ فلم کو ایک موصل سبسٹریٹ پر منتقل کرنا شامل ہے، عام طور پر سلکان۔ یہ ٹکنالوجی لیتھیم نائوبیٹ کی منفرد خصوصیات کا فائدہ اٹھاتی ہے، جیسے کہ اس کی اعلی نان لائنر آپٹیکل خصوصیات، پیزو الیکٹرسٹی، اور پائرو الیکٹرسٹی، جو اسے مربوط آپٹکس اور ٹیلی کمیونیکیشن کے لیے مثالی بناتی ہے۔
Q:LNOI اور SOI wafers میں کیا فرق ہے؟
A:LNOI اور SOI دونوں ویفر اس لحاظ سے ایک جیسے ہیں کہ وہ مادے کی ایک پتلی تہہ پر مشتمل ہوتے ہیں جو سبسٹریٹ سے جڑے ہوتے ہیں۔ تاہم، LNOI ویفرز پتلی فلمی مواد کے طور پر لیتھیم نیبیٹ کا استعمال کرتے ہیں، جبکہ SOI ویفرز سلکان کا استعمال کرتے ہیں۔ اہم فرق پتلی فلمی مواد کی خصوصیات میں ہے، جس میں LNOI اعلیٰ نظری اور پیزو الیکٹرک خصوصیات پیش کرتا ہے۔
Q:LNOI ویفرز استعمال کرنے کے کیا فائدے ہیں؟
A:LNOI ویفرز کے اہم فوائد میں ان کی بہترین آپٹیکل خصوصیات شامل ہیں، جیسے اعلی نان لائنر آپٹیکل کوفیشینٹس، اور ان کی مکینیکل طاقت۔ یہ خصوصیات LNOI ویفرز کو تیز رفتار، ہائی فریکوئنسی اور کوانٹم ایپلی کیشنز میں استعمال کے لیے مثالی بناتی ہیں۔
Q:کیا LNOI ویفرز کوانٹم ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے؟
A:جی ہاں، LNOI ویفرز کوانٹم ٹیکنالوجیز میں وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ ان میں الجھے ہوئے فوٹوون جوڑے پیدا کرنے کی صلاحیت اور انٹیگریٹڈ فوٹوونکس کے ساتھ ان کی مطابقت ہوتی ہے۔ یہ خصوصیات کوانٹم کمپیوٹنگ، کمیونیکیشن، اور کرپٹوگرافی میں ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہیں۔
Q:LNOI فلموں کی عام موٹائی کیا ہے؟
A:LNOI فلمیں مخصوص ایپلی کیشن کے لحاظ سے عام طور پر چند سو نینو میٹر سے لے کر کئی مائیکرو میٹر تک موٹائی میں ہوتی ہیں۔ آئن امپلانٹیشن کے عمل کے دوران موٹائی کو کنٹرول کیا جاتا ہے۔
