Ультра жұқа туралы жаңа зерттеулерInGaAs фотодетекторы
Қысқа толқынды инфрақызыл (SWIR) бейнелеу технологиясының дамуы түнгі көру жүйелеріне, өнеркәсіптік инспекцияға, ғылыми зерттеулерге, қауіпсіздікті қорғауға және басқа да салаларға айтарлықтай үлес қосты. Көрінетін жарық спектрінен тыс анықтауға деген сұраныстың артуымен қысқа толқынды инфрақызыл бейне сенсорларының дамуы да үнемі артып келеді. Дегенмен, жоғары ажыратымдылықтағы және төмен шуылға қол жеткізукең спектрлі фотодетекторәлі де көптеген техникалық қиындықтарға тап болуда. Дәстүрлі InGaAs қысқа толқынды инфрақызыл фотодетекторы фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігі мен тасымалдаушылардың қозғалғыштығын тамаша көрсете алса да, олардың негізгі өнімділік көрсеткіштері мен құрылғы құрылымы арасында түбегейлі қайшылық бар. Жоғары кванттық тиімділікке (ҚТ) қол жеткізу үшін дәстүрлі конструкциялар 3 микрометр немесе одан да көп сіңіру қабатын (ЖҚ) қажет етеді, және бұл құрылымдық конструкция әртүрлі мәселелерге әкеледі.
InGaAs қысқа толқынды инфрақызылындағы сіңіру қабатының (ЖҚҚ) қалыңдығын азайту үшінфотодетектор, ұзын толқын ұзындықтарындағы сіңірудің төмендеуін өтеу өте маңызды, әсіресе шағын ауданды сіңіру қабатының қалыңдығы ұзын толқын ұзындығы диапазонында жеткіліксіз сіңіруге әкелгенде. 1a суретте оптикалық сіңіру жолын ұзарту арқылы шағын ауданды сіңіру қабатының қалыңдығын өтеу әдісі көрсетілген. Бұл зерттеу құрылғының артқы жағында TiOx/Au негізіндегі басқарылатын режимдік резонанс (GMR) құрылымын енгізу арқылы қысқа толқынды инфрақызыл диапазондағы кванттық тиімділікті (QE) арттырады.
Дәстүрлі жазық металл шағылысу құрылымдарымен салыстырғанда, бағытталатын режимдегі резонанстық құрылым бірнеше резонанстық жұтылу әсерлерін тудыруы мүмкін, бұл ұзын толқынды жарықтың жұтылу тиімділігін айтарлықтай арттырады. Зерттеушілер қатаң байланысқан толқындық талдау (RCWA) әдісі арқылы периодты, материалдық құрамды және толтыру коэффициентін қоса алғанда, бағытталатын режимдегі резонанстық құрылымның негізгі параметрлерінің дизайнын оңтайландырды. Нәтижесінде, бұл құрылғы қысқа толқынды инфрақызыл диапазонда тиімді жұтылуды сақтайды. InGaAs материалдарының артықшылықтарын пайдалану арқылы зерттеушілер субстрат құрылымына байланысты спектрлік жауапты да зерттеді. Жұтылу қабатының қалыңдығының төмендеуі EQE-нің төмендеуімен қатар жүруі керек.
Қорытындылай келе, бұл зерттеу қалыңдығы небәрі 0,98 микрометр болатын InGaAs детекторын сәтті жасап шығарды, бұл дәстүрлі құрылымнан 2,5 еседен астам жұқа. Сонымен қатар, ол 400-1700 нм толқын ұзындығы диапазонында 70%-дан астам кванттық тиімділікті сақтайды. Ультра жұқа InGaAs фотодетекторының серпінді жетістігі жоғары ажыратымдылықтағы, төмен шуылмен кең спектрлі кескін сенсорларын әзірлеудің жаңа техникалық жолын ұсынады. Ультра жұқа құрылым дизайнымен әкелетін тасымалдаушыларды тасымалдаудың жылдам уақыты электрлік айқасуды айтарлықтай азайтады және құрылғының жауап беру сипаттамаларын жақсартады деп күтілуде. Сонымен қатар, құрылғының кішірейтілген құрылымы бір чипті үш өлшемді (M3D) интеграция технологиясына қолайлырақ, бұл жоғары тығыздықтағы пиксельдік массивтерге қол жеткізудің негізін қалайды.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 24 ақпан