Яңа технологиянечкә кремний фотодетектор
Фотон тарту структуралары нечкәлектә яктылыкны үзләштерү өчен кулланылакремний фотодетекторлары
Фотоник системалар бик күп барлыкка килүче кушымталарда тиз тартыла, шул исәптән оптик элемтә, liDAR сенсоры, медицина картинасы. Ләкин, киләчәк инженер чишелешләрендә фотониканың киң таралуы җитештерү бәясенә бәйлефотодетекторлар, бу, үз чиратында, бу максатта кулланылган ярымүткәргеч төренә бәйле.
Традицион рәвештә, кремний (Si) электроника тармагында иң таралган ярымүткәргеч булды, хәтта күпчелек тармаклар бу материал тирәсендә өлгерделәр. Кызганычка каршы, Si инфракызыл (NIR) спектрында чагыштырмача зәгыйфь яктылык үзләштерү коэффициентына ия, галий арсенид (GaAs) кебек башка ярымүткәргечләр белән чагыштырганда. Шуңа күрә, GaAs һәм аңа бәйле эретмәләр фотоник кушымталарда үсә, ләкин күпчелек электроника җитештерүдә кулланылган традицион металл-оксид ярымүткәргеч (CMOS) процессларына туры килми. Бу аларның җитештерү чыгымнарының кискен артуына китерде.
Тикшерүчеләр кремнийдагы инфракызыл үзләштерүне көчәйтү ысулын уйлап таптылар, бу югары җитештерүчән фотоник җайланмаларның бәясен киметүгә китерергә мөмкин, һәм UC Davis тикшеренү төркеме кремний нечкә фильмнарда яктылык үзләштерүне яхшырту өчен яңа стратегия уйлап табалар. Advanced Photonics Nexus'ның соңгы кәгазендә алар беренче тапкыр кремнийга нигезләнгән фотодетекторның эксперименталь күрсәтүен күрсәтәләр, җиңел һәм микро-нано-өслек структуралары, GaAs һәм башка III-V төркем ярымүткәргечләр белән чагыштырганда күрелмәгән эш яхшыртуына ирешәләр. . Фотодетектор изоляцион субстратка урнаштырылган микрон калынлыктагы цилиндрик кремний тәлинкәләрдән тора, металл “бармаклар” бармак белән винтовка рәвешендә тәлинкә өстендәге контакт металлдан сузылган. Иң мөһиме, кремний фотон төшерү урыннары ролен башкаручы периодик үрнәк буенча урнаштырылган түгәрәк тишекләр белән тутырылган. Deviceайланманың гомуми структурасы гадәти вакыйга нурының өскә бәрелгәндә якынча 90 ° ка иелүенә китерә, һәм ул Si яссылыгы буенча соңрак таралырга мөмкинлек бирә. Бу латаль таралу режимнары яктылыкның сәяхәт озынлыгын арттыралар һәм аны эффектив рәвештә акрынайталар, яктылык матдәләренең үзара бәйләнешенә китерәләр һәм шулай итеп үзләштерүне арттыралар.
Тикшерүчеләр шулай ук фотон төшерү структураларының эффектларын яхшырак аңлау өчен оптик симуляцияләр һәм теоретик анализлар үткәрделәр, һәм фотодетекторларны алар белән һәм аларсыз чагыштырып берничә эксперимент үткәрделәр. Алар фотон төшерү NIR спектрында киң полосалы үзләштерү эффективлыгын сизелерлек яхшыртуга китергәнен, 68% -тан югары 86% белән калуын ачыкладылар. Әйтергә кирәк, якын инфракызыл полосада фотон төшерү фотодетекторының үзләштерү коэффициенты гади кремнийныкыннан берничә тапкыр югарырак, галий арсенидыннан артып китә. Моннан тыш, тәкъдим ителгән дизайн 1μм калынлыктагы кремний тәлинкәләр өчен булса да, CMOS электроникасына туры килгән 30 нм һәм 100 нм кремний фильмнары симуляцияләре шундый ук көчәйтелгән эшне күрсәтәләр.
Гомумән алганда, бу тикшеренү нәтиҗәләре кремнийга нигезләнгән фотодетекторларның барлыкка килүче фотоника кушымталарында эшләвен яхшырту өчен перспектив стратегияне күрсәтә. Ultгары үзләштерүгә хәтта ультра-нечкә кремний катламнарында да ирешеп була, һәм схеманың паразитик сыйдырышлыгы түбән сакланырга мөмкин, бу югары тизлекле системаларда бик мөһим. Моннан тыш, тәкъдим ителгән ысул хәзерге CMOS җитештерү процессларына туры килә, шуңа күрә оптоэлектрониканың традицион схемаларга интеграцияләнү ысулын революцияләү мөмкинлеге бар. Бу, үз чиратында, арзан ультрафаст компьютер челтәрендә һәм сурәтләү технологиясендә зур сикерешләргә юл ача ала.
Пост вакыты: 12-2024 ноябрь