LNOI

مقدمة:
رقائق LNOI (ليثيوم نيوبات على عازل) هي مادة متطورة تستخدم في تطوير أجهزة فوتونية وكمية متقدمة.يتم تصنيع هذه الوافرات عن طريق ربط طبقة رقيقة من نيوبات الليثيوم (LiNbO3) على رصيف عازل، عادة السيليكون، من خلال عمليات متخصصة مثل زرع الأيونات وربط رقائق. رقائق LNOI يرثون الخصائص البصرية والبيزو الكهربائية الاستثنائية لليثيوم نيوبات،مما يجعلها لا غنى عنها لتطبيقات عالية الأداء في البصريات المتكاملةهذه المقالة تستكشف المبادئ الأساسية والتطبيقات الرئيسية والأسئلة الشائعة حول رقائق LNOI.

مبدأ تصنيع الوافرات LNOI:
عملية إنشاء رقائق LNOI معقدة وتشمل عدة خطوات حاسمة لضمان جودة المنتج النهائي العالية ووظائفه.

1. زرع الأيونات:
   تبدأ عملية التصنيع بكريستال نيوبات الليثيوم الكمي. يتم زرع أيونات الهيليوم (He) عالية الطاقة في سطح الكريستال.طاقة وعمق الأيونات تحدد سمك طبقة نيوبات الليثيوميخلق هذا الزرع الأيوني مسطحة هشة داخل البلور، والتي يمكن فصلها خلال المراحل اللاحقة من العملية لإنتاج فيلم رفيع الجودة من نيوبات الليثيوم.

2. التماسك مع القالب:
   بمجرد الانتهاء من عملية زرع الأيونات ، يتم ربط طبقة نيوبات الليثيوم (التي تم إضعافها بواسطة الأيونات) بقاعدة عازلة ، عادة السيليكون.ويتم ذلك باستخدام تقنيات الارتباط المباشر، حيث يتم ضغط الأسطح معًا في ضغط عال ودرجة حرارة عالية. يشكل الرابط الناتج واجهة مستقرة بين طبقة نيوبات الليثيوم الرقيقة والرصيف الداعم.

3. التسخين وفصل الطبقات:
   بعد الارتباط، تخضع الوافرة لعملية التسخين، والتي تساعد على إصلاح أي ضرر ناجم عن زرع الأيون.خطوة التسخين تعزز أيضا فصل الطبقة العليا من نيوبات الليثيوم من بلور السائبةهذا يؤدي إلى طبقة رقيقة من الليثيوم نيوبات عالية الجودة على الركيزة، وهو أمر ضروري لاستخدامه في مختلف التطبيقات الفوتونية والكمية.

4. التلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP):
   لتحقيق جودة السطح المطلوبة والسطحية ، تخضع اللوحة للكيمياء الميكانيكية الملمعة (CMP).ضمان أن الشريحة النهائية تلبي المتطلبات الصارمة للاستخدام في الأجهزة الفوتونية عالية الأداءهذه الخطوة حاسمة لضمان الأداء البصري الأمثل وتقليل العيوب.

تطبيقات لوحات LNOI:
تستخدم رقائق LNOI في مجالات مختلفة ، خاصة تلك التي تتطلب خصائص مواد متقدمة للتطبيقات الفوتونية والكمية والسرعة العالية.فيما يلي المجالات الرئيسية التي تكون فيها رقائق LNOI لا غنى عنها:

1. البصريات المتكاملة:
   تستخدم رقائق LNOI على نطاق واسع في البصريات المتكاملة ، حيث تعمل كأساس للأجهزة الفوتونية مثل وحدات التحكم ، الموجهات الموجية ، والموجات.هذه الأجهزة حاسمة للتلاعب الضوء على مستوى الدائرة المتكاملة، مما يتيح نقل البيانات عالية السرعة، ومعالجة الإشارات، والتطبيقات البصرية المتقدمة.

2. الاتصالات:
   تلعب رقائق LNOI دورًا حيويًا في الاتصالات، وخاصة في أنظمة الاتصالات البصرية.التي هي مكونات أساسية لشبكات الألياف الضوئية عالية السرعةتمكن الخصائص الكهربائية البصرية الاستثنائية لـ LNOI من تعديل الضوء بدقة في الترددات العالية، وهو أمر ضروري لأنظمة الاتصالات الحديثة.

3. الحوسبة الكمية:
   عبارة عن مادة مثالية لتقنيات الكم بسبب قدرتها على توليد أزواج الفوتونات المتشابكة، والتي تعتبر ضرورية لتوزيع المفاتيح الكمية (QKD) والشفط الكمي.دمجها في أنظمة الحوسبة الكمومية يسمح بتطوير دوائر فوتونية متقدمة، والتي هي حاسمة لمستقبل الحوسبة الكمومية وتكنولوجيات الاتصالات.

4. تقنيات الاستشعار:
   تستخدم رقائق LNOI أيضًا في تطبيقات الاستشعار البصري والصوتي. وقدرة الرقائق على التفاعل مع كل من الضوء والصوت تجعلها ذات قيمة للمستشعرات المستخدمة في التشخيص الطبي ،مراقبة البيئة، والاختبارات الصناعية. حساسيتها العالية واستقرارها تضمن قياسات دقيقة، مما يجعلها ضرورية في هذه المجالات.

الأسئلة الشائعة:

1. من ماذا مصنوعة رقائق (إلينوي) ؟
   تتكون رقائق LNOI من طبقة رقيقة من نيوبات الليثيوم (LiNbO3) مرتبطة بقطعة عازلة ، عادة السيليكون. توفر طبقة نيوبات الليثيوم خصائص بصرية وقطرية ممتازة,مما يجعلها مثالية لتطبيقات عالية الأداء.

2. كيف تختلف رقائق LNOI عن رقائق SOI؟
   في حين أن كل من رقائق LNOI و SOI تتكون من فيلم رقيق متصل بقطعة رصينة معزولة ، يستخدم LNOI نيوبات الليثيوم كمادة للفيلم الرقيق ، في حين أن رقائق SOI تستخدم السيليكون.نيوبات الليثيوم يقدم خصائص بصرية غير خطية متفوقة، مما يجعل رقائق LNOI أكثر ملاءمة للتطبيقات مثل الحوسبة الكمومية والفوتونيات المتقدمة.

3. ما هي الفوائد الرئيسية لاستخدام رقائق LNOI؟
   الفوائد الرئيسية لفوافل LNOI تشمل معاملها الكهربائي البصري العالي ، والذي يسمح بتعديل الضوء بكفاءة ، وكذلك قوتها الميكانيكية ،الذي يضمن الاستقرار أثناء تشغيل الجهازهذه الخصائص تجعل رقائق LNOI مثالية للتطبيقات البصرية الكمية عالية السرعة.