דין-פילם ליטיום טאַנטאַלאַט (LTOI) מאַטעריאַל קומט אַרויס ווי אַ באַדייטנדיקע נייע קראַפט אין דעם אינטעגרירטן אָפּטיק פעלד. דעם יאָר זענען עטלעכע הויך-לעוועל אַרבעטן אויף LTOI מאָדולאַטאָרן פאַרעפֿנטלעכט געוואָרן, מיט הויך-קוואַליטעט LTOI וועיפערס צוגעשטעלט דורך פּראָפעסאָר קסין או פון דעם שאַנגהאַי אינסטיטוט פון מיקראָסיסטעם און אינפֿאָרמאַציע טעכנאָלאָגיע, און הויך-קוואַליטעט וועיווגייד עטשינג פּראָצעסן דעוועלאָפּעד דורך פּראָפעסאָר קיפּפּענבערג'ס גרופּע אין EPFL, שווייץ. זייערע קאָלאַבאָראַטיווע השתדלות האָבן געוויזן אימפּרעסיווע רעזולטאַטן. דערצו, פאָרשונג טימז פון זשעדזשיאַנג אוניווערסיטעט געפֿירט דורך פּראָפעסאָר ליו ליו און האַרוואַרד אוניווערסיטעט געפֿירט דורך פּראָפעסאָר לאָנקאַר האָבן אויך באַריכטעט וועגן הויך-גיכקייַט, הויך-סטאַביליטעט LTOI מאָדולאַטאָרן.
אלס א נאנטער קרוב פון דין-פילם ליטיום ניאָבאַט (LNOI), באַהאַלט LTOI די הויך-גיכקייט מאָדולאַציע און נידעריק-פאַרלוסט קעראַקטעריסטיקס פון ליטיום ניאָבאַט בשעת עס אויך אָפפערס אַדוואַנידזשיז אַזאַ ווי נידעריק קאָסטן, נידעריק בירעפרינדזשענס, און רידוסט פאָטאָרעפראַקטיוו יפעקץ. א פאַרגלייַך פון די הויפּט קעראַקטעריסטיקס פון די צוויי מאַטעריאַלס איז דערלאנגט אונטן.
◆ ענלעכקייטן צווישן ליטיום טאַנטאַלאַט (LTOI) און ליטיום ניאָבאַט (LNOI)
①רעפראַקטיוו אינדעקס:2.12 קעגן 2.21
דאָס מיינט אַז די איינמאָד וועיווגייד דימענסיעס, בענדינג ראַדיוס, און געוויינטלעכע פּאַסיווע מיטל גרייסן באַזירט אויף ביידע מאַטעריאַלן זענען זייער ענלעך, און זייער פיברע קאַפּלינג פאָרשטעלונג איז אויך פאַרגלייַכלעך. מיט גוט וועיווגייד עטשינג, קענען ביידע מאַטעריאַלן דערגרייכן אַן ינסערשאַן אָנווער פון<0.1 dB/cm. EPFL באריכטעט א וועיווגייד פארלוסט פון 5.6 dB/m.
②עלעקטראָ-אָפּטיש קאָעפֿיציענט:30.5 נאָכמיטאָג/V קעגן 30.9 נאָכמיטאָג/V
די מאָדולאַציע עפעקטיווקייט איז פאַרגלייַכלעך פֿאַר ביידע מאַטעריאַלן, מיט מאָדולאַציע באַזירט אויף די פּאָקעלס ווירקונג, וואָס אַלאַוז פֿאַר הויך באַנדווידט. איצט, LTOI מאָדולאַטאָרן זענען טויגעוודיק צו דערגרייכן 400G פּער ליין פאָרשטעלונג, מיט אַ באַנדווידט יקסידינג 110 GHz.
③באַנדגאַפּ:3.93 eV קעגן 3.78 eV
ביידע מאַטעריאַלן האָבן אַ ברייט טראַנספּאַרענט פֿענצטער, וואָס שטיצט אַפּליקאַציעס פון זעבארע ביז אינפֿראַרויט כוואַליע לענגקטס, אָן קיין אַבזאָרפּציע אין די קאָמוניקאַציע באַנדס.
④צווייט-ארדענונג נישט-לינעארער קאעפיציענט (d33):21 נאָכמיטאָג/V קעגן 27 נאָכמיטאָג/V
אויב גענוצט פֿאַר ניט-לינעאַרע אַפּליקאַציעס ווי צווייטע האַרמאָניק דזשענעריישאַן (SHG), דיפערענס-פרעקווענץ דזשענעריישאַן (DFG), אָדער סאַם-פרעקווענץ דזשענעריישאַן (SFG), זאָל די קאָנווערסיע עפֿעקטיווקייט פון די צוויי מאַטעריאַלן זיין גאַנץ ענלעך.
◆ קאָסטן מייַלע פון LTOI קעגן LNOI
①נידעריקערע וואַפער צוגרייטונג קאָסטן
LNOI פארלאנגט הע יאן אימפּלאַנטאַציע פֿאַר שיכט צעשיידונג, וואָס האט נידעריקע יאָניזאַציע עפעקטיווקייט. אין קאַנטראַסט, LTOI ניצט הע יאן אימפּלאַנטאַציע פֿאַר צעשיידונג, ענלעך צו SOI, מיט אַ דעלאַמינאַציע עפעקטיווקייט איבער 10 מאָל העכער ווי LNOI. דאָס רעזולטאַט אין אַ באַטייטיק פּרייַז חילוק פֿאַר 6-אינטש וועיפערס: $300 קעגן $2000, אַ 85% קאָסטן רעדוקציע.
②עס איז שוין ברייט געניצט אין דעם קאָנסומער עלעקטראָניק מאַרק פֿאַר אַקוסטישע פילטערס.(750,000 איינהייטן יערליך, גענוצט דורך סאמסונג, עפל, סאני, א.א.וו.).
◆ פאָרשטעלונג מעלות פון LTOI קעגן LNOI
①ווייניקער מאַטעריאַל חסרונות, שוואַכער פאָטאָרעפראַקטיוו ווירקונג, מער פעסטקייט
אנהייב, האבן LNOI מאדולאטארן אפט אויסגעוויזן בייעס פונקט דריפט, הויפטזעכליך צוליב לאדונג אקומולאציע געפֿארזאַכט דורך חסרונות ביים וועיווגייד אינטערפֿייס. אויב נישט באהאנדלט, קענען די דעווייסעס נעמען ביז א טאג צו סטאביליזירן. אבער פארשידענע מעטאדן זענען אנטוויקלט געווארן צו אדרעסירן דעם פראבלעם, ווי למשל ניצן מעטאל אקסייד קאדינג, סובסטראט פאלאריזאציע, און אנילינג, מאכנדיג דעם פראבלעם גרויסענטייל באהאנדלט היינט.
אין קאנטראסט, האט LTOI ווייניגער מאטעריאל חסרונות, וואס פירט צו באדייטנד פארקלענערטע דריפט דערשיינונגען. אפילו אן נאָך פּראַסעסינג, בלייבט זיין אַפּערייטינג פונקט רעלאַטיוו סטאַביל. ענלעכע רעזולטאַטן זענען געמאלדן געוואָרן דורך EPFL, האַרוואַרד, און זשעדזשיאַנג אוניווערסיטעט. אָבער, דער פאַרגלייַך ניצט אָפט נישט-באַהאַנדלטע LNOI מאָדולאַטאָרן, וואָס זענען מעגלעך נישט אינגאַנצן יושרדיק; מיט פּראַסעסינג, איז די פאָרשטעלונג פון ביידע מאַטעריאַלן מסתּמא ענלעך. דער הויפּט חילוק ליגט אין LTOI וואָס דאַרף ווייניגער נאָך פּראַסעסינג טריט.
②נידעריקער צוויי-ברעכונג: 0.004 קעגן 0.07
די הויכע צוויי-ברעכונג פון ליטיום ניאָבאַט (LNOI) קען מאַנטשמאָל זיין אַ שווערע אויפגאַבע, ספּעציעל ווייל כוואַליע-פירער בענדס קענען פאַראורזאַכן מאָדע קאַפּלינג און מאָדע כייברידאַזיישאַן. אין דין LNOI, קען אַ בייג אין די כוואַליע-פירער טיילווייז קאָנווערטירן TE ליכט אין TM ליכט, וואָס מאַכט עס קאָמפּליצירט צו פאַבריקירן געוויסע פּאַסיווע דעוויסעס, ווי פילטערס.
מיט LTOI, עלימינירט די נידעריקערע בירעפרינדזשענס דעם פראבלעם, און דאס קען מעגליך מאכן גרינגער צו אנטוויקלען הויך-פארשטעלונג פאסיווע דעווייסעס. EPFL האט אויך געמאלדן באמערקבארע רעזולטאטן, אויסנוצנדיק LTOI'ס נידעריקער בירעפרינדזשענס און אפוועזנהייט פון מאָדע-קראָסינג צו דערגרייכן אולטרא-ברייט-ספּעקטרום עלעקטראָ-אָפּטישע אָפטקייט קאַם דזשענעריישאַן מיט פלאַך דיספּערזשאַן קאָנטראָל איבער אַ ברייט ספּעקטראַל קייט. דאָס האט רעזולטירט אין אַן אימפּרעסיוו 450 נם קאַם באַנדווידט מיט איבער 2000 קאַם ליניעס, עטלעכע מאָל גרעסער ווי וואָס קען דערגרייכט ווערן מיט ליטיום ניאָבאַטע. קאַמפּערד צו Kerr אָפּטישע אָפטקייט קאַמען, עלעקטראָ-אָפּטישע קאַמען פאָרשלאָגן די מייַלע פון זיין שוועל-פֿרייַ און מער סטאַביל, כאָטש זיי דאַרפן אַ הויך-מאַכט מייקראַווייוו אַרייַנשרייַב.
③העכערע אָפּטישע שאָדן שוועל
דער אָפּטישער שאָדן שוועל פון LTOI איז צוויי מאָל אַזוי פיל ווי LNOI, וואָס אָפֿערט אַן אַדוואַנטאַגע אין ניט-לינעאַרע אַפּליקאַציעס (און פּאָטענציעל צוקונפֿטיקע קאָהערענט פּערפעקט אַבזאָרפּציע (CPO) אַפּליקאַציעס). די איצטיקע אָפּטישע מאָדול מאַכט לעוועלס וועלן מסתּמא נישט שאַטן ליטהיום ניאָבאַט.
④נידעריק ראַמאַן ווירקונג
דאָס באַציט זיך אויך צו נישט-לינעאַרע אַפּליקאַציעס. ליטיום ניאָבאַט האט אַ שטאַרקן ראַמאַן ווירקונג, וואָס אין קער אָפּטישע אָפטקייט קאַם אַפּליקאַציעס קען פירן צו אַנוואָנטעד ראַמאַן ליכט דזשענעריישאַן און געווינען קאָנקורענץ, פאַרהיטנדיק x-קאַט ליטיום ניאָבאַט אָפּטישע אָפטקייט קאַמען פון דערגרייכן דעם סאָליטאָן צושטאַנד. מיט LTOI, קען דער ראַמאַן ווירקונג ווערן אונטערדריקט דורך קריסטאַל אָריענטירונג פּלאַן, וואָס אַלאַוז x-קאַט LTOI צו דערגרייכן סאָליטאָן אָפּטישע אָפטקייט קאַם דזשענעריישאַן. דאָס ענייבאַלז די מאָנאָליטישע אינטעגראַציע פון סאָליטאָן אָפּטישע אָפטקייט קאַמען מיט הויך-גיכקייַט מאָדולאַטאָרס, אַ דערגרייכונג נישט דערגרייכלעך מיט LNOI.
◆ פארוואס איז נישט פריער דערמאנט געווארן דין-פילם ליטיום טאנטאלאט (LTOI)?
ליטיום טאַנטאַלאַט האט אַ נידעריקערע קירי טעמפּעראַטור ווי ליטיום ניאָבאַט (610°C קעגן 1157°C). איידער דער אַנטוויקלונג פון העטעראָאינטעגראַציע טעכנאָלאָגיע (XOI), זענען ליטיום ניאָבאַט מאָדולאַטאָרן פאַבריצירט געוואָרן מיט טיטאַניום דיפוזיע, וואָס דאַרף אַן ענילינג ביי איבער 1000°C, מאַכנדיג LTOI נישט פּאַסיק. אָבער, מיט היינטיקן איבערגאַנג צו נוצן איזאָלאַטאָר סאַבסטראַטן און וועיווגייד עטשינג פֿאַר מאָדולאַטאָר פאָרמאַציע, איז אַ 610°C קירי טעמפּעראַטור מער ווי גענוג.
◆ וועט דין-פילם ליטהיום טאַנטאַלאַט (LTOI) פאַרבייטן דין-פילם ליטהיום ניאָבאַט (TFLN)?
באַזירט אויף איצטיקע פאָרשונג, אָפערט LTOI מעלות אין פּאַסיווער פאָרשטעלונג, סטאַביליטעט, און גרויס-וואָג פּראָדוקציע קאָסטן, אָן קיין קלאָרע חסרונות. אָבער, LTOI איבערטרעפט נישט ליטיום ניאָבאַט אין מאָדולאַציע פאָרשטעלונג, און סטאַביליטעט פּראָבלעמען מיט LNOI האָבן באַקאַנטע לייזונגען. פֿאַר קאָמוניקאַציע DR מאָדולן, איז דאָ מינימאַלע פאָדערונג פֿאַר פּאַסיווע קאָמפּאָנענטן (און סיליקאָן ניטריד קען ווערן גענוצט אויב נייטיק). דערצו, נייע ינוועסטמענץ זענען פארלאנגט צו ריעסטאַבלישן וועיפער-לעוועל עטשינג פּראָצעסן, העטעראָינטעגראַציע טעקניקס, און רילייאַבילאַטי טעסטינג (די שוועריקייט מיט ליטיום ניאָבאַט עטשינג איז נישט געווען דער וועיווגייד אָבער דערגרייכן הויך-טראָגן וועיפער-לעוועל עטשינג). דעריבער, צו קאָנקורירן מיט ליטיום ניאָבאַט'ס עטאַבלירטער פּאָזיציע, קען LTOI דאַרפֿן צו אַנטדעקן ווייטערדיקע מעלות. אַקאַדעמיש, אָבער, אָפערט LTOI באַדייטנדיק פאָרשונג פּאָטענציעל פֿאַר אינטעגרירטע אויף-טשיפּ סיסטעמען, אַזאַ ווי אָקטאַווע-ספּאַנינג עלעקטראָ-אָפּטישע קאַמען, PPLT, סאָליטאָן און AWG וועיוולענגט דיוויזשאַנז, און אַרעי מאָדולאַטאָרס.
פּאָסט צייט: נאוועמבער-08-2024