Жаңа технологияЖіңішке кремний фотодетекторы
Photon Capture құрылымдары жеңіл сіңуді жақсарту үшін қолданыладыкремнийдің фотодетекторлары
Фотоникалық жүйелер көптеген дамып келе жатқан қосымшаларда, соның ішінде оптикалық байланыс, лидтарды сезіну және медициналық бейнелеуде тез арада тартылуда. Алайда, болашақ инженерлік шешімдердегі фотониканы кеңінен қабылдау өндіріс құнына байланыстыфотодетекторлар, бұл өз кезегінде бұл мақсат үшін негізінен жартылай өткізгіш түріне байланысты.
Дәстүр бойынша, кремний (SI) электроника саласындағы ең жаңа жартылай өткізгіш болып табылады, сондықтан көптеген салалар осы материалға жетілген. Өкінішке орай, SI галлий арсендиі (GAAS) сияқты басқа жартылай өткізгіштермен салыстырғанда, жақын инфрақызыл (NIR) спектрінде салыстырмалы түрде әлсіз жеңіл сіңу коэффициентіне ие. Осыған байланысты, GAAS және қатысты қорытпалар фотоникалық қосымшаларда гүлденіп келеді, бірақ көптеген электроника өндірісінде қолданылатын дәстүрлі металл оксидті жартылай өткізгіш (CMO) процестерімен үйлеспейді. Бұл олардың өндірістік шығындарының күрт өсуіне әкелді.
Зерттеушілер кремнийдегі инфрақызыл сіңірілуді едәуір жақсартады, бұл жоғары сапалы фотоникалық құрылғыларда шығындарды азайтуы мүмкін және DAVIS зерттеу тобы силикон жұқа қабықтарында жеңіл сіңуді едәуір жақсартады. Nexus Advanced Photonics-тің соңғы қағазында олар алғаш рет гаас және басқа III-V тобымен және басқа III-V Group-қа салыстыруға болатын жеңілдетілген микро-беттік құрылымдармен, жарықтандыру микро және нано-беттік конструкцияларымен тәжірибелік көріністі көрсетеді. . Фотодетектор оқшаулағыш субстратқа орналастырылған микронды цилиндрлік силиконнан тұрады, металл, саусақтардың «саусақтары», пластинаның жоғарғы жағындағы контакті металлдан саусақпен айналып тұрады. Маңыздысы, кесек кремний фонондарды түсіру сайттары ретінде әрекет ететін периодтық өрнекпен жасалған дөңгелек тесіктермен толтырылған. Құрылғының жалпы құрылымы, ол жер бетіне 90 ° -қа бүгіліп, ол жер бетіне тиген кезде, оны бүйірден, SI жазықтық бойымен таратуға мүмкіндік береді. Бұл бүйірлік таралу режимдері жарық жолдарының ұзындығын арттырады және оны баяулатады, жарықтандырудың одан әрі қарым-қатынасы және осылайша сіңудің жоғарылауы.
Зерттеушілер сонымен қатар фотон түсіру құрылымдарының әсерін жақсы түсіну үшін оптикалық модельдеу және теориялық талдау жүргізді және фотодетекторларды оларсыз және оларсыз бірнеше эксперименттер жүргізді. Олар фотонның басып алуы NIR спектріндегі кең жолақты сіңіру тиімділігінің жақсарғанын, 68% -дан жоғары, шыңы 86% -ға жоғары. Айта кету керек, жақын инфрақызыл топта фотодетекторды суретке түсіру коэффициенті галлий арсенидінен бірнеше есе жоғары, қарапайым кремнийден бірнеше есе жоғары. Сонымен қатар, ұсынылған дизайн 1 мкм қалың кремний тақталарына, бірақ CMOS электроникасымен үйлесімді 30 нм және 100 нм силикон кинофильмдері ұқсас өнімділікті көрсетеді.
Жалпы, осы зерттеудің нәтижелері синхронға негізделген фотодетекторлардың пайда болуын жақсартудың перспективті стратегиясын көрсетеді. Жоғары сіңуге де ультра жұқа кремний қабаттарында да қол жеткізуге болады, ал аудандық паразиттік сыйымдылықты төмен деңгейде сақтауға болады, бұл жоғары жылдамдықты жүйелерде өте маңызды. Сонымен қатар, ұсынылған әдіс қазіргі заманғы CMOS өндірістік процестерімен үйлесімді, сондықтан оптоэлектрониканың дәстүрлі тізбектерге жетті. Бұл, өз кезегінде, қол жетімді ультрафастың компьютерлік желілері мен бейнелеу технологиясындағы айтарлықтай секірістерге жол ашуға болады.
POST TIME: NOV-12-2024