니오브산 리튬(LiNbO₃) 기판
광학 그레이드 CMP 공정을 적용한 니오브산 리튬(LiNbO₃) 웨이퍼로, <strong>EO 모듈레이터</strong>, SAW/BAW 필터, 그리고 PPLN/TFLN 도파로 제작에 적합합니다. 3″–6″ 직경 옵션과 함께 목적에 맞는 방향(오리엔테이션) 및 두께를 선택할 수 있습니다. 핵심 전기-광 성능: <strong>r₃₃ = 30.8 pm/V</strong>.
제품 개요
GINECHIP은 일치 조성(CLN), 화학량론 조성(SLN) 및 MgO 도핑(5mol%) 니오브산 리튬(LiNbO₃) 웨이퍼 기판을 3″ (76.2mm), 4″ (100mm), 6″ (150mm)에서 제공합니다. 공정과 소자 설계에 맞춰 X/Y/Z 컷과 128° Y-X, 64° Y-X 오리엔테이션을 선택할 수 있으며, 싱글 도메인 폴드(single-domain poled) 기판도 제공됩니다.
표면 마감 옵션으로 SSP, DSP, 그리고 Ra < 0.5nm의 광학급 CMP를 제공합니다. 두께는 300μm / 500μm / 1000μm이며, Class 100 클린 환경에서 고재현성 제조를 지원하도록 패키징됩니다.
PPLN에 적합한 싱글 도메인 폴드(single-domain poled) 웨이퍼 기판(주기 폴링 가능)과 함께 EO 모듈레이터용 blackened 옵션도 제공합니다.
소재 등급 및 광굴절(photorefractive) 성능
CLN, SLN, 그리고 MgO 도핑(5mol%) LiNbO₃는 Czochralski 성장 공정에서 비롯되는 Li/Nb 화학량론 비율과 결함/전하 거동이 서로 다릅니다. 이러한 차이는 광굴절(photorefractive) 민감도와 장기 안정성에 직접적인 영향을 줍니다. 광 출력 레벨과 파장 범위에 가장 잘 맞는 등급을 선택하세요.
광굴절 손상 임계값: 일반 CLN은 가시광 노출에서 ~kW/cm² 수준에서 왜곡이 발생할 수 있습니다. MgO 도핑은 임계값을 > MW/cm²로 높여 고출력 가시광 및 근적외선 동작을 가능하게 합니다(예: 주파수 더블 그린 레이저, OPO).
핵심 물성
전기-광 계수: r₃₃ = 30.8 pm/V, r₁₃ = 8.6 pm/V. 압전 결합: SAW의 128° Y-X에서 k² = 5.5%.
굴절률: nₒ = 2.286, nₑ = 2.203 @ 633nm. 유전 상수: ε₃₃ = 28, ε₁₁ = 84. 큐리 온도: 1,142°C (컨그루엔트) / 1,200°C (스토이키오메트릭).
PPLN용 주기적 폴링
주기적인 전기장 폴링은 마이크론 스케일의 번갈아 나타나는 강유전체 도메인 격자를 형성하여 준위상정합(QPM) 기반의 효율적인 비선형 변환을 가능하게 합니다. PPLN 기판은 가시광~중적외선(350nm–5,500nm) 전 구간에서 SHG, SFG/DFG, OPO, SPDC를 지원합니다. 또한 single-domain 폴링 구조와 주기적 폴링 제공을 통해 목표 변환 성능에 맞출 수 있습니다.
광굴절(포토레프랙티브) 손상 관리: 표준 CLN은 중간 정도의 광학 파워에 적합한 반면, MgO-doped (5mol%) 등급은 손상 임계값을 > MW/cm² 이상으로 높여 줍니다. 이는 광굴절에 의한 왜곡을 반드시 피해야 하는 고출력 가시광 및 근적외선 SHG에 적합한 선택입니다. 고객의 파워 레벨에 맞는 등급을 선택할 수 있도록 도와드립니다.
커스터마이징 및 주문 옵션
커스터마이징에는 EO 모듈레이터에서 전하 방출(소산)을 개선하기 위한 blackened(화학적 환원) 옵션이 포함됩니다. 필요한 등급(CLN/SLN/MgO-doped 5mol%), 결정 컷/방향(예: 128° Y-X, 64° Y-X 및 X/Y/Z 컷)과 기판 두께(300/500/1000μm), 지름(3″ (76.2mm), 4″ (100mm), 6″ (150mm))을 선택하여 소자 설계에 맞출 수 있습니다.
품질 및 납품은 각 로트에 대한 종합 검증으로 보장됩니다: XRC FWHM, 광학 분광광도 측정, 프리즘 커플링 굴절률 측정(nₒ/nₑ ±0.001), SHG mapping, AFM, 도메인 에칭, 큐리 온도, EO 계수 측정(r₃₃ 포함). 포장은 Class 100 조건에서 진공 밀봉되어 운송 중 표면 품질을 보호합니다.
LiNbO₃ vs LiTaO₃: 핵심 차이
LiNbO₃와 LiTaO₃ 중 선택은 목표 성능에 따라 달라집니다. <strong>LiNbO₃</strong>는 전기광학, 비선형 주파수 변환, 그리고 고결합 SAW에 이상적입니다. <strong>LiTaO₃</strong>는 온도 안정성이 중요한 5G SAW 필터와 열기전(피로) 감지(pyroelectric sensing)에 더 적합합니다. 두 기판 모두 GINECHIP에서 제공됩니다.
니오브산 리튬(LiNbO₃)
LiNbO₃는 전기광학 계수 중 최고값인 r₃₃ = 30.8 pm/V를 제공해 변조기에 이상적입니다. 강한 비선형성으로 PPLN 주파수 변환을 효율적으로 구현할 수 있으며, 128° Y-X에서 높은 SAW 결합 k² = 5.5%로 고성능 SAW 소자에 적합합니다. 전기광학, 비선형 광학, SAW에 가장 좋은 선택입니다.
탄탈산 리튬(LiTaO₃)
LiTaO₃는 5G SAW 필터에 적합한 온도 안정적인 42° Y-X 컷이 강점이며, TCF ~ -35 ppm/°C로 온도 변화에도 성능을 유지하는 데 도움을 줍니다. 또한 IR 센싱을 위한 강한 열기전(파이로일렉트릭) 반응(2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K)을 제공합니다. 온도에 민감한 SAW 및 파이로일렉트릭 센서에 가장 적합합니다.
기술 사양
| 매개변수 | 사양 / 값 |
|---|---|
| 재료 | Congruent LiNbO₃ (CLN), Stoichiometric LiNbO₃ (SLN), MgO-doped (5mol%) |
| 지름 | 3″ (76.2mm), 4″ (100mm), 6″ (150mm) |
| 결정 방위 | X-cut, Y-cut, Z-cut, 128° Y-X, 64° Y-X |
| 두께 | 300μm, 500μm, 1000μm standard |
| 표면 연마 | SSP, DSP, Optical-grade CMP, Ra < 0.5nm |
| 전기광학 계수 | r₃₃ = 30.8 pm/V, r₁₃ = 8.6 pm/V |
| 압전 결합 | k² = 5.5% (128° Y-X for SAW) |
| 굴절률 | nₒ = 2.286, nₑ = 2.203 @ 633nm |
| 퀴리 온도 | 1,142°C (congruent), 1,200°C (stoichiometric) |
| 유전율 | ε₃₃ = 28, ε₁₁ = 84 |
| 도메인 구조 | Single-domain poled, periodic poling available |
| 흑화 옵션 | Chemical reduction for charge dissipation in EO modulators |
| 광 투과율 | 350nm–5,500nm |
| 포장 | Conductive or standard, vacuum-sealed, Class 100 |
응용 분야
전기광학 변조기
니오브산리튬 EO 변조기는 글로벌 광섬유 통신 네트워크의 중추입니다. r₃₃ 계수(30.8 pm/V)를 통한 선형 전기광학(포켈스) 효과를 이용하는 LiNbO₃ 마하-젠더 간섭계는 40 GHz를 초과하는 대역폭으로 100+ Gbps 데이터 스트림을 레이저 반송파에 인코딩합니다. 절연체 위 박막 니오브산리튬(TFLN) 플랫폼은 차세대 데이터센터 인터커넥트를 위해 변조 대역폭을 100 GHz 이상으로 끌어올리고 있습니다.
SAW 및 BAW 필터
128° Y-X 컷 LiNbO₃는 4G/5G RF 프런트엔드 모듈의 표면탄성파 필터에 필요한 높은 전기기계 결합 계수(k² = 5.5%)와 적절한 주파수 온도 계수(TCF)를 제공합니다. LiNbO₃ SAW 필터는 700 MHz에서 2.7 GHz까지의 주파수 대역을 급격한 롤오프와 낮은 삽입 손실로 처리하여 최신 스마트폰에서 동시 다중 대역 작동을 가능하게 합니다.
주기적 분극 LiNbO₃(PPLN)
주기적 전계 분극은 교번하는 마이크론 규모 격자에서 강유전체 도메인 방향을 반전시켜 효율적인 비선형 주파수 변환을 위한 준위상정합(QPM) 구조를 만듭니다. PPLN은 가시광에서 중적외선 스펙트럼(350nm–5,500nm)에 걸쳐 제2고조파 발생(SHG), 합/차주파수 발생(SFG/DFG), 광 파라메트릭 발진(OPO), 자발 파라메트릭 하향변환(SPDC)을 가능하게 합니다.
양자 포토닉스
LiNbO₃는 집적 양자 포토닉스를 위한 신흥 플랫폼입니다. 주기적 분극 도파로는 SPDC를 통해 높은 휘도와 스펙트럼 순도를 갖는 얽힌 광자 쌍을 생성합니다. 전기광학 효과는 양자 회로의 고속(GHz) 스위칭 및 재구성을 가능하게 하여 양자 키 분배(QKD), 보손 샘플링, 선형 광학 양자 컴퓨팅 아키텍처에 필수적입니다.
집적 포토닉스(TFLN)
절연체 위 박막 니오브산리튬(LNOI) — 단결정 LiNbO₃를 SiO₂/Si 기판 위에 이온 절단(smart-cut)하여 형성 — 은 매우 높은 굴절률 대비(Δn ≈ 0.7)의 서브마이크론 광 도파로를 가능하게 합니다. TFLN 플랫폼은 100 GHz를 초과하는 EO 변조 대역폭, 벌크보다 수 자릿수 높은 χ² 비선형 변환 효율, 칩 규모 풋프린트에서의 완전한 포토닉 회로 집적을 제공합니다.
비선형 광학 연구
LiNbO₃'s exceptionally high second-order nonlinear susceptibility (d₃₃ ≈ 27 pm/V), wide transparency window, and availability in large optical-grade single crystals make it the preferred medium for university and industrial R&D in nonlinear optics, ultrafast optics, terahertz generation via optical rectification, and photorefractive holography.
계측 및 품질 관리
모든 로트는 X-ray rocking curve (FWHM < 30 arcsec), 광학 분광광도계 측정(투과 350nm–5,500nm, > 65%), 프리즘 커플링 굴절률 측정(± 0.001), SHG mapping, AFM 표면 거칠기(Ra < 0.5nm), 도메인 에칭 검사, 퀴리 온도 측정, 그리고 전기광학 계수 검증(r₃₃ > 28 pm/V)으로 확인됩니다. 이를 통해 EO, 비선형 광학, SAW 응용 분야에서 코팅-기판의 성능을 일관되게 보장합니다.