薄膜铌酸锂:高速光模块关键材料,中国已有企业可量产!

科技电力不缺一 2024-04-05 13:33:24

在科技浪潮的推动下,光通信作为数据传输的“高速公路”,正迎来一场划时代的变革。这场变革的幕后英雄,便是一种名为薄膜铌酸锂的神奇材料。它的出现,不仅点亮了光通信的未来,更让中国的一家企业成功突破量产难关,成为全球瞩目的焦点。

光通信的背景和发展

光通信是指利用光作为信息传输的媒介的通信技术。相较于传统的电信号传输,光通信具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优势。尤其是在大数据时代,对于高速率、高容量的通信需求更加迫切。因此,光通信技术一直是科技领域的热点之一。

薄膜铌酸锂是一种新型的光学材料,具有优异的光电性能。相比于传统的硅和磷化铟等材料,薄膜铌酸锂拥有更广泛的带宽和更高的电光系数,这使得它在光通信领域备受瞩目。

薄膜铌酸锂的出现并非偶然,而是光通信技术不断发展的产物。随着数字化时代的到来,人们对于数据传输速度和容量的需求越来越高。传统的材料已经无法满足这一需求,因此科研人员开始寻找新的材料来应对挑战。薄膜铌酸锂就是在这样的背景下应运而生的。

薄膜铌酸锂的出现

随着薄膜铌酸锂新技术突破,新一代薄膜铌酸锂调制器芯片技术将解决尺寸大不利于集成的问题。

铌酸锂材料通过新型微纳工艺,在硅基衬底上蒸镀二氧化硅(SiO2)层,将铌酸锂衬底高温键合构造出解理面,最后剥离出铌酸锂薄膜。

该工艺下制备出的薄膜铌酸锂调制器芯片突破原有瓶颈,具有高性能、低成本、小尺寸、可批量化生产且与CMOS 工艺兼容等优点,是未来高速光互连极具竞争力的解决方案。

薄膜铌酸锂调制器芯片的关键制备技术为铌酸锂薄膜的图形化。

我国从1970 年代开始铌酸锂晶体生长、缺陷、性能及其应用研究。

1980年,南开大学与西南技术物理所合作发现高掺镁铌酸锂的高抗光损伤性能,该晶体被称为“中国之星”;同年,南京大学突破了周期极化铌酸锂的生长工艺,从实验上实现了准相位匹配。

铌酸锂晶体具有光电效应多、性能可调控性强、物理化学性能稳定、光透过范围宽等特点。

铌酸锂单晶薄膜相对较硬,组分特殊,难以刻蚀。

目前已公开的铌酸锂薄膜图形化技术路线中,主要包括电子束光刻(EBL)+干法刻蚀/湿法刻蚀、紫外+干法刻蚀、DUV+干法刻蚀四种。

其中,相对于湿法刻蚀,干法刻蚀对薄膜铌酸锂的形貌和刻蚀速率的可控性更高,运用EBL+干法刻蚀的路线能够充分发挥电子束光刻加工精度高、版图设计灵活、无需掩膜版直接曝光等优点。

中国唯一企业突破量产难关

在国内市场,众多光模块厂商和供应商已经开始关注并布局铌酸锂技术路线。新易盛、联特科技等光模块厂商以及光迅科技、华工科技等供应商都在积极投入研发和生产,推动薄膜铌酸锂技术的广泛应用。这些企业的努力将为国内光通信产业的发展注入新的活力和动力。

当然,我们也不能忽视薄膜铌酸锂在量产和应用过程中可能面临的挑战。除了高昂的制备成本和晶圆尺寸的限制外,还需要克服材料稳定性、可靠性以及与其他技术的兼容性等问题。这些问题的解决将需要产业界、学术界和政府的共同努力和协作。

展望未来,随着技术的不断进步和市场的逐步成熟,薄膜铌酸锂有望在光通信领域发挥更大的作用。其卓越的性能和广泛的应用前景将推动光通信行业迈向一个全新的高速时代。同时,我们也期待更多的国内企业能够在薄膜铌酸锂的研发和生产中取得突破,为提升我国在全球光通信市场的竞争力做出更大的贡献。

薄膜铌酸锂的量产突破无疑为光通信行业带来了新的希望和机遇。中国企业的这一重大成就不仅彰显了我国在科技创新方面的实力,也为全球光通信市场的发展注入了新的活力。展望未来,让我们共同期待薄膜铌酸锂在光通信领域的更广泛应用和更深层次的技术突破。

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