LNOI Lithium-Niobat-Dünnfilm-Wafer 4 Zoll 6 Zoll 8 Zoll X-Schnitt Y-Schnitt Z-Schnitt Orientierungen

LNOI Lithiumniobat-Dünnfilm-Wafer 4 Zoll 6 Zoll 8 Zoll X-Schnitt Y-Schnitt Z-Schnitt Orientierungen

LNOI (Lithiumniobat auf Isolator)-Wafer sind fortschrittliche photonische Plattformen, die auf ultradünnen Lithiumniobat-Filmen (LiNbO₃) (300–900 nm) basieren, die durch Ionenimplantation und Direktbindungstechniken auf isolierenden Substraten (z. B. Silizium, Saphir oder Glas) gebondet werden​​.

Hauptvorteile sind:
​​· Flexible Größen​​: Anpassbare 4–8-Zoll-Wafer mit einstellbarer Filmstärke (Standard 600 nm, skalierbar auf Mikromaßstab). ​​

· Heterogene Integration​​: Kompatibel mit Silizium, Nitrid und Glas für die monolithische Integration von elektrooptischen Modulatoren, Quantenlichtquellen usw.

· ​​ZMSH-Dienstleistungen​​: Wafer-Design, Optimierung des Bondprozesses, Wafer-Level-Fertigung (Photolithographie, Ätzen, Metallisierung) und schlüsselfertige Lösungen für Prototyping bis zur Massenproduktion.

Spezifikation für X-Schnitt Lithiumniobat auf Isolator (LNOI)-Wafer

Hauptmerkmale von LNOI-Wafern

​​1. Materialeigenschaften​​:

· Hoher elektrooptischer Koeffizient (r₃₃ ≈ 30 pm/V) und breites Transparenzfenster (0,35–5 μm), das UV- bis MIR-Anwendungen ermöglicht.

· Ultra-geringer Wellenleiterverlust (<0,3 dB/cm) und hohe Nichtlinearität für Hochgeschwindigkeitsmodulation und Quantenfrequenzumwandlung.

​2. ​Prozessvorteile​​:

· Sub-300 nm Filme reduzieren das Modalvolumen und unterstützen Modulatoren mit >60 GHz Bandbreite.

· Minderung der Fehlanpassung der Wärmeausdehnung durch Bond-Interface-Engineering (z. B. amorphe Siliziumschichten).

​​3. Leistungsvergleich​​:

· vs. Silizium-Photonik/InP: Geringerer Stromverbrauch (<3 V half-wave voltage), higher extinction ratio (>20 dB) und 50 % kleinerer Footprint.

Hauptanwendungen von LNOI-Wafern

1. ​​Hochgeschwindigkeits-Optische Kommunikation​​:

- ​​Elektrooptische Modulatoren​​: Ermöglichen 800 Gbit/s/1,6 Tbit/s Module mit >40 GHz Bandbreite, 3× Effizienz gegenüber Silizium.

​​- Kohärente Module​​: Heterogen mit Silizium-Photonik integriert für verlustarme, hochzuverlässige Langstreckenübertragung.

​​2. Quanteninformationssysteme​​:

​​- Quantenlichtquellen​​: Integrierte verschränkte Photonenpaargeneratoren für die On-Chip-Quantenzustandsmanipulation.

- ​​Quantencomputerchips​​: Nutzen die Nichtlinearität von LiNbO₃ für die Qubit-Herstellung und fehlertolerante Architekturen.

​​3. Sensorik & Bildgebung​​:

​​- Terahertz-Detektoren​​: Nicht-kryogene Bildgebung mit mm-Auflösung über EO-Modulation.

- ​​Glasfasergyroskope​​: Hochpräzise Trägheitsnavigation für die Luft- und Raumfahrt.

​​4. Optisches Rechnen & KI-Beschleunigung​​:

​​- Photonische ICs​​: Ultra-niedrige Latenz-Logikgatter und -Schalter für die parallele KI-Verarbeitung.

Dienstleistungen von ZMSH

1. Kerndienstleistungen​​: ​​

Wafer-Anpassung​​: 4–8-Zoll-LNOI-Wafer mit X-Schnitt/Z-Schnitt-Orientierungen, MgO-Dotierung und Dicke der vergrabenen Oxidschicht (50 nm–20 μm).

​​Heterogene Integration​​: Bonden mit Silizium, Saphir oder Nitrid für hybride EO-optische Chips (z. B. Laser-Modulator-Monolithen). ​​

Fertigungsdienstleistungen​​: 150 nm UV-Lithographie, Trockenätzen, Au/Cr-Metallisierung und Wafer-Level-Verpackung/Tests. ​​

End-to-End-Support​​: Designsimulation (PIC Studio Tools), Ertragsoptimierung und Full-Scale-Produktion. ​​

2. Technologische Trends​​: ​​

Größere Wafer​​: Übergang zu 8-Zoll-LNOI zur Kostensenkung und Kapazitätsskalierung.

​​Ultradünne Filme​​: Entwicklung <200 nm Filme zur Überwindung von Kurzwellenlängen-Absorptionsgrenzen (Anwendungen im sichtbaren Licht). ​​

Hybride Integration​​: Bonden mit III-V-Materialien (InP) für die Laser-Modulator-Integration. ​​

Intelligente Fertigung​​: KI-gestützte Ätzparameteroptimierung zur Reduzierung von Defekten (<1 Defekt/cm²).