鈮酸鋰（LiNbO₃）晶圓基板
採用光學級 CMP 製程的鈮酸鋰（LiNbO₃）晶圓，專為 <strong>EO 調制器</strong>、SAW/BAW 濾波器，以及 PPLN/TFLN 波導製作而設計。提供 3″–6″ 多種直徑，並可搭配對應取向與厚度選項。關鍵電光效能：<strong>r₃₃ = 30.8 pm/V</strong>。
產品概述
GINECHIP 提供鈮酸鋰（LiNbO₃）晶圓基板，包括「鈮比一致型」（CLN）、「化學計量型」（SLN）以及摻雜 MgO（5mol%）的材料。尺寸涵蓋 3″（76.2mm）、4″（100mm）與 6″（150mm），可依製程與器件設計選擇 X/Y/Z 切割，以及 128° Y-X 與 64° Y-X 取向；也提供單疇（single-domain）極化晶圓基板。
表面處理選項包含 SSP、DSP，以及具有 Ra < 0.5nm 的光學級 CMP。厚度可提供 300μm / 500μm / 1000μm，並以支援高重複性製造的方式封裝，符合 Class 100 清淨條件。
可用於 PPLN 的單疇（single-domain）極化晶圓基板，支援週期性極化；另提供用於 EO 調變器的黑化（blackened）選項。
材料等級與光致折射率畸變表現
CLN、SLN 與摻雜 MgO（5mol%）的 LiNbO₃ 在鈮/鋰（Li/Nb）化學計量比、以及源自 Czochralski（柴可拉斯基）生長過程的缺陷/電荷行為方面有所不同，而這會直接影響光致折射率畸變（photorefractive）敏感度與長期穩定性。請依您的光功率等級與波長範圍選擇最合適的材料等級。
光致折射率畸變損傷門檻：標準 CLN 在可見光照射下可能於 ~kW/cm² 產生形變。摻雜 MgO 可將門檻提升至 > MW/cm²，支援高功率可見光與近紅外應用（例如頻率加倍的綠光雷射與 OPO）。
關鍵物理特性
電光係數：r₃₃ = 30.8 pm/V、r₁₃ = 8.6 pm/V。壓電耦合：SAW 用 128° Y-X 時，k² = 5.5%。
折射率：nₒ = 2.286、nₑ = 2.203 @ 633nm。介電常數：ε₃₃ = 28、ε₁₁ = 84。居里溫度：1,142°C（鈮比一致型）/ 1,200°C（化學計量型）。
週期性極化與 PPLN 應用
週期性電場極化會形成交替的微米尺度鐵電域柵，實現高效率的 準相位匹配（QPM） 非線性轉換。PPLN 基板支援在可見至中紅外波段（350nm–5,500nm）進行 SHG、SFG/DFG、OPO 與 SPDC 製程；也提供單疇極化結構與週期性極化服務，以貼合您的目標轉換效能。
光致折射損傷管理：標準 CLN 可承受中等光學功率，而摻雜 MgO（5mol%）等級可將損傷門檻提升至 > MW/cm² 以上——適用於高功率可見光與近紅外 SHG，需避免光致折射扭曲的情境。我們協助您選擇與功率水準相匹配的等級。
客製化與訂購選項
客製化選項包含用於 EO 調制器的黑化（化學還原）選項，以提升電荷散逸能力。可依需求選擇等級（CLN/SLN/MgO 摻雜 5mol%）、晶體切法/取向（例如 128° Y-X、64° Y-X 與 X/Y/Z 切割）以及基板厚度（300/500/1000μm）與晶圓尺寸（3″ (76.2mm)、4″ (100mm)、6″ (150mm），以符合您的元件設計。
品質與交付透過每批次的完整驗證來確保：XRC FWHM、光學分光光度量測、稜鏡耦合折射率量測（nₒ/nₑ ±0.001）、SHG mapping、AFM、域蝕刻、居里溫度與 EO 係數量測（包含 r₃₃）。包裝採用 Class 100 條件下的真空密封，以協助在運送過程中保護表面品質。
LiNbO₃ 與 LiTaO₃：關鍵差異
LiNbO₃ 與 LiTaO₃ 的選擇取決於您的目標效能。<strong>LiNbO₃</strong> 適用於電光應用、非線性頻率轉換以及高耦合 SAW。<strong>LiTaO₃</strong> 則更適合用於溫度穩定的 5G SAW 濾波器與焦電感測（pyroelectric sensing）。LiNbO₃ 與 LiTaO₃ 基板皆可由 GINECHIP 供應。
鈮酸鋰（LiNbO₃）
鈮酸鋰以最高電光係數 r₃₃ = 30.8 pm/V 為特色，非常適合調制器應用。其強非線性可實現高效率的 PPLN 頻率轉換，同時在 128° Y-X 具備高 SAW 耦合 k² = 5.5%，支援高性能 SAW 元件。是電光、非線性光學與 SAW 的最佳選擇。
鉭酸鋰（LiTaO₃）
鉭酸鋰的 42° Y-X 切割具有出色的溫度穩定性，特別適用於 5G SAW 濾波器，可在溫度變化下透過 TCF ~ -35 ppm/°C 維持性能。它同時具備強烈的焦電響應（2.3 × 10⁻⁸ C/cm²·K），用於紅外線偵測。最適合對溫度敏感的 SAW 與焦電感測器。
技術規格
| 參數 | 規格值 |
|---|---|
| 材料 | Congruent LiNbO₃ (CLN), Stoichiometric LiNbO₃ (SLN), MgO-doped (5mol%) |
| 直徑 | 3″ (76.2mm), 4″ (100mm), 6″ (150mm) |
| 晶體取向 | X-cut, Y-cut, Z-cut, 128° Y-X, 64° Y-X |
| 厚度 | 300μm, 500μm, 1000μm standard |
| 表面拋光 | SSP, DSP, Optical-grade CMP, Ra < 0.5nm |
| 電光係數 | r₃₃ = 30.8 pm/V, r₁₃ = 8.6 pm/V |
| 壓電耦合 | k² = 5.5% (128° Y-X for SAW) |
| 折射率 | nₒ = 2.286, nₑ = 2.203 @ 633nm |
| 居里溫度 | 1,142°C (congruent), 1,200°C (stoichiometric) |
| 介電常數 | ε₃₃ = 28, ε₁₁ = 84 |
| 域結構 | Single-domain poled, periodic poling available |
| 黑化選項 | Chemical reduction for charge dissipation in EO modulators |
| 光學透射率 | 350nm–5,500nm |
| 封裝 | Conductive or standard, vacuum-sealed, Class 100 |
應用領域
電光調變器
鈮酸鋰 EO 調變器是全球光纖通訊網路的骨幹。LiNbO₃ 馬赫-曾德爾干涉儀利用 r₃₃ 係數（30.8 pm/V）的線性電光（Pockels）效應，將 100+ Gbps 資料流編碼至頻寬超過 40 GHz 的雷射載波上。絕緣體上的薄膜鈮酸鋰（TFLN）平台正將調變頻寬推向 100 GHz 以上，以滿足次世代資料中心互連的需求。
SAW 與 BAW 濾波器
128° Y-X 切 LiNbO₃ 提供 4G/5G RF 前端模組中表面聲波濾波器所需的高機電耦合係數（k² = 5.5%）與適中的頻率溫度係數（TCF）。LiNbO₃ SAW 濾波器可處理 700 MHz 至 2.7 GHz 的頻段，具備陡峭的滾降與低插入損耗，使現代智慧型手機能同時進行多頻段運作。
週期性極化 LiNbO₃（PPLN）
週期性電場極化在交替的微米級光柵中反轉鐵電域取向，形成準相位匹配（QPM）結構，以實現高效的非線性頻率轉換。PPLN 可在可見光至中紅外光譜（350nm–5,500nm）範圍內實現二次諧波產生（SHG）、和／差頻產生（SFG/DFG）、光參量振盪（OPO）與自發參量下轉換（SPDC）。
量子光子學
LiNbO₃ 是整合量子光子學的新興平台。週期性極化波導透過 SPDC 產生具高亮度與光譜純度的糾纏光子對。電光效應可實現量子電路的高速（GHz）切換與重配置 — 這對量子金鑰分發（QKD）、玻色子取樣與線性光學量子運算架構至關重要。
整合光子學（TFLN）
絕緣體上薄膜鈮酸鋰（LNOI）——透過離子剝離（smart-cut）將單晶 LiNbO₃ 轉移至 SiO₂/Si 基板而形成——可實現具極高折射率對比（Δn ≈ 0.7）的次微米光波導。TFLN 平台提供超過 100 GHz 的 EO 調變頻寬、比塊狀材料高數個數量級的 χ² 非線性轉換效率，以及晶片級尺寸的完整光子電路整合。
非線性光學研究
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.
計量與品質管控
每批次皆以 X-ray rocking curve（FWHM < 30 arcsec）、光學分光光譜量測（透射 350nm–5,500nm，> 65%）、棱鏡耦合折射率量測（± 0.001）、SHG mapping、AFM 表面粗糙度（Ra < 0.5nm）、域蝕刻檢查、居里溫度量測，以及電光係數驗證（r₃₃ > 28 pm/V）進行確認。確保用於 EO、非線性光學與 SAW 應用的鍍膜基板具備一致的效能。