Нечкә фильм литий ниобат (LN) фотодетектор

Нечкә фильм литий ниобат (LN) фотодетектор

Литий ниобат (LN) уникаль кристалл структурасына һәм бай физик эффектларга ия, мәсәлән, сызыксыз эффектлар, электро-оптик эффектлар, пироэлектрик эффектлар һәм пиезоэлектрик эффектлар. Шул ук вакытта, ул киң полосалы оптик ачыклык тәрәзәсенең һәм озак вакытлы тотрыклылыкның өстенлекләренә ия. Бу характеристикалар LN-ны яңа буын интеграль фотоника өчен мөһим мәйданчык итәләр. Оптик җайланмаларда һәм оптоэлектрон системаларда LN характеристикалары бай функцияләр һәм эш башкару мөмкинлеге бирә, оптик элемтә, оптик исәпләү һәм оптик сенсор өлкәләрен үстерергә ярдәм итә. Ләкин, литий ниобатның зәгыйфь үзләштерүе һәм изоляция үзлекләре аркасында, литий ниобатны интеграль куллану авыр ачыклау проблемасы белән очраша. Соңгы елларда бу өлкәдәге докладларга, нигездә, дулкынландыргыч интеграль фотодетекторлар һәм гетеро-функция фотодетекторлары керә.
Литий ниобатка нигезләнгән дулкынландыргыч интеграль фотодетектор, гадәттә, оптик элемтә C-band (1525-1565nm). Функция ягыннан LN, нигездә, дулкыннар ролен башкара, ә оптоэлектрон ачыклау функциясе, нигездә, кремний, III-V группа тар полоса ярымүткәргечләр һәм ике үлчәмле материаллар кебек ярымүткәргечләргә таяна. Мондый архитектурада яктылык аз югалту белән литий ниобат оптик дулкын саклагычлары аша бирелә, аннары фотоэлектрик эффектларга нигезләнгән башка ярымүткәргеч материаллар (фотокондүчәнлек яки фотоволтаик эффектлар кебек) ташучы концентрациясен арттыру һәм аны чыгару өчен электр сигналларына әйләндерү. Өстенлекләр - югары эшлекле киңлек (~ ГГц), түбән эш көчәнеше, кечкенә зурлык, һәм фотоник чип интеграциясе белән туры килү. Ләкин, литий ниобат һәм ярымүткәргеч материалларның киңлек белән аерылуы аркасында, аларның һәрберсе үз функцияләрен башкарса да, LN дулкыннар белән идарә итүдә роль уйный һәм башка искиткеч чит үзенчәлекләр яхшы кулланылмаган. Ярымүткәргеч материаллар фотоэлектрик конверсиядә генә роль уйныйлар һәм бер-берсе белән тулыландыручы кушылмыйлар, нәтиҗәдә чагыштырмача чикләнгән эш төркеме барлыкка килә. Конкрет тормышка ашыру ягыннан, яктылык чыганагыннан литий ниобат оптик дулкын саклагычына кушылу зур югалтуларга һәм катгый процесс таләпләренә китерә. Моннан тыш, тоташу өлкәсендәге ярымүткәргеч җайланма каналына нурланган нурның фактик оптик көче калибрлау авыр, бу аны ачыклау эшләрен чикли.
Традиционфотодетекторларсурәтләү кушымталары өчен гадәттә ярымүткәргеч материалларга нигезләнә. Шуңа күрә, литий ниобат өчен аның аз яктылык үзләштерү тизлеге һәм изоляцион характеристикалары аны, һичшиксез, фотодетектор тикшерүчеләре хупламый, һәм хәтта кырдагы катлаулы нокта. Ләкин, соңгы елларда гетерожункция технологиясенең үсеше литий ниобат нигезендәге фотодетекторларны тикшерүгә өмет китерде. Көчле яктылык сеңдерү яки искиткеч үткәрүчәнлеге булган башка материаллар, җитешсезлекләрен каплау өчен, литий ниобат белән гетероген рәвештә интеграцияләнергә мөмкин. Шул ук вакытта, структур анисотропия аркасында литий ниобатның үз-үзеннән поляризацияләнгән пироэлектрик характеристикалары җиңел нурланыш астында җылылыкка күчү белән идарә ителергә мөмкин, шуның белән оптоэлектрон ачыклау өчен пироэлектрик характеристикалар үзгәртелә. Бу җылылык эффекты киң полосалы һәм үз-үзеңне йөртү өстенлекләренә ия, һәм башка материаллар белән яхшы тулыландырылып, кушылырга мөмкин. Rылылык һәм фотоэлектрик эффектларны синхрон куллану литий ниобат нигезендәге фотодетекторлар өчен яңа чор ачты, җайланмаларга ике эффектның өстенлекләрен берләштерергә мөмкинлек бирде. Theәм җитешсезлекләрне каплау һәм өстенлекләрнең тулы интеграциясенә ирешү өчен, бу соңгы елларда тикшеренү ноктасы. Моннан тыш, литий ниобатны табу кыенлыгын чишү өчен ион имплантациясе, полоса инженериясе, җитешсезлек инженериясе куллану да яхшы сайлау. Ләкин, литий ниобатны эшкәртү авырлыгы аркасында, бу өлкә һаман да түбән интеграция, массив күзәтү җайланмалары һәм системалары кебек зур проблемалар белән очраша, зур тикшеренү кыйммәте һәм киңлеге булган җитештерүчәнлек җитәрлек түгел.

1-нче рәсем, LN полосасы эчендәге җитешсез энергия халәтләрен электрон донор үзәкләре итеп кулланып, якты корылма үткәргеч полосасында күренеп торган яктылык дулкыны астында барлыкка килә. Элеккеге пироэлектрик LN фотодетекторлары белән чагыштырганда, гадәттә 100Гц тизлеге белән чикләнгән, буLN фотодетектор10kHz га кадәр тизрәк җавап тизлеге бар. Шул ук вакытта, бу эштә, LN магний ионының 10КГц га кадәр җавап белән тышкы яктылык модуляциясенә ирешә алуы күрсәтелде. Бу эш югары җитештерүчәнлек буенча тикшеренүләргә ярдәм итә һәмюгары тизлекле LN фотодетекторларытулы функциональ бер чиплы LN фотоник чиплар төзелешендә.
Йомгаклап әйткәндә, тикшеренү өлкәсенечкә фильм литий ниобат фотодетекторларымөһим фәнни әһәмияткә һәм гаять практик куллану потенциалына ия. Киләчәктә технология үсеше һәм тикшеренүләрнең тирәнәюе белән нечкә фильм литий ниобат (LN) фотодетекторлары югары интеграциягә таба үсәчәк. Performanceгары җитештерүчәнлеккә, тиз реакциягә һәм киң полосалы нечкә фильм литий ниобат фотодетекторларына ирешү өчен төрле интеграция ысулларын берләштерү чынбарлыкка әйләнәчәк, бу чиптагы интеграция һәм интеллектуаль сизү өлкәләренең үсешенә зур ярдәм итәчәк, һәм яңа буын фотоника кушымталары өчен күбрәк мөмкинлекләр бирәчәк.