Технологияи навифотодетектори кремнийи тунук
Сохторҳои аксбардории фотон барои баланд бардоштани азхудкунии нур дар борик истифода мешавандфотодетекторхои кремний
Системаҳои фотоникӣ дар бисёр замимаҳои пайдошаванда, аз ҷумла алоқаи оптикӣ, ҳассосияти liDAR ва тасвири тиббӣ босуръат ҷалб мешаванд. Аммо, қабули васеъи фотоника дар ҳалли муҳандисии оянда аз арзиши истеҳсолот вобаста аст.фотодетекторхо, ки дар навбати худ асосан ба навъи нимноқилҳое, ки барои ин мақсад истифода мешаванд, вобаста аст.
Одатан, кремний (Si) маъмултарин нимноқил дар саноати электроника буд, то ҳадде, ки аксари соҳаҳо дар атрофи ин мавод ба камол расидаанд. Мутаассифона, Si дар муқоиса бо дигар нимноқилҳо, аз қабили арсениди галлий (GaAs) дар спектри инфрасурх (NIR) коэффисиенти нисбатан заиф азхудкунии рӯшноӣ дорад. Аз ин рӯ, GaAs ва хӯлаҳои алоқаманд дар барномаҳои фотоникӣ рушд мекунанд, аммо бо равандҳои анъанавии нимноқилҳои металлӣ-оксиди металлӣ (CMOS), ки дар истеҳсоли аксари электроника истифода мешаванд, мувофиқ нестанд. Ин боиси якбора афзудани харочоти истехсолии онхо гардид.
Тадқиқотчиён роҳи хеле баланд бардоштани азхудкунии наздики инфрасурх дар кремнийро таҳия кардаанд, ки метавонад боиси коҳиши хароҷоти дастгоҳҳои фотоникии баландсифат гардад ва як гурӯҳи тадқиқотии UC Davis стратегияи навро барои ба таври назаррас беҳтар кардани ҷабби нур дар филмҳои тунуки кремний пешбарӣ мекунад. Дар мақолаи охирини худ дар Advanced Photonics Nexus, онҳо бори аввал намоиши таҷрибавии фотодетектори кремнийро бо сохторҳои нурбардори микро ва нано-рӯшноӣ нишон медиҳанд, ки ба беҳбудиҳои бесобиқа дар муқоиса бо GaAs ва дигар нимноқилҳои гурӯҳи III-V ноил мешаванд. . Фотодетектор аз пластинкаи кремнийии ғафсаш микрон иборат аст, ки дар зери қабати изолятсионӣ ҷойгир карда шудааст ва "ангуштҳои" металлӣ аз металли тамос дар болои плита ба шакли ангуштзанӣ дароз мешаванд. Муҳим он аст, ки кремнийи лӯнда бо сӯрохиҳои даврашакл пур карда мешавад, ки дар шакли даврӣ ҷойгир шудаанд, ки ҳамчун макони аксбардории фотон амал мекунанд. Сохтори умумии дастгоҳ боиси он мегардад, ки нури маъмулан афтида ҳангоми ба рӯи он бархӯрда тақрибан 90° хам мешавад ва ба он имкон медиҳад, ки ба паҳлӯ дар баробари ҳавопаймои Si паҳн шавад. Ин усулҳои паҳншавии паҳлӯӣ дарозии ҳаракати рӯшноиро зиёд мекунанд ва онро ба таври муассир суст мекунанд, ки ба таъсири мутақобилаи бештари моддаҳои рӯшноӣ оварда мерасонанд ва аз ин рӯ ҷаббида мешаванд.
Муҳаққиқон инчунин моделиронии оптикӣ ва таҳлилҳои назариявӣ барои беҳтар фаҳмидани таъсири сохторҳои аксбардории фотонро анҷом доданд ва якчанд таҷрибаҳоро бо муқоисаи фотодетекторҳо бо ва бидуни онҳо анҷом доданд. Онҳо дарёфтанд, ки гирифтани фотон ба беҳтар шудани самаранокии азхудкунии фарохмаҷро дар спектри NIR оварда расонд ва аз 68% боло бо қуллаи 86% боқӣ монд. Бояд гуфт, ки дар радифи наздикии инфрасурх коэффициенти азхудкунии фотодетектори аксбардории фотон назар ба кремнийи мукаррарй якчанд маротиба зиёд буда, аз арсениди галлий зиёд аст. Илова бар ин, гарчанде тарҳи пешниҳодшуда барои плитаҳои кремнийи ғафси 1 мкм аст, моделсозии филмҳои кремнийи 30 нм ва 100 нм, ки бо электроникаи CMOS мувофиқанд, иҷрои шабеҳи мукаммалро нишон медиҳанд.
Дар маҷмӯъ, натиҷаҳои ин тадқиқот стратегияи умедбахшро барои беҳтар кардани кори фотодетекторҳои кремний дар барномаҳои пайдошавандаи фотоникӣ нишон медиҳанд. Ҷабби баландро ҳатто дар қабатҳои кремнийи ултра тунук ба даст овардан мумкин аст ва иқтидори паразитии схемаро паст нигоҳ доштан мумкин аст, ки дар системаҳои баландсуръат муҳим аст. Илова бар ин, усули пешниҳодшуда бо равандҳои муосири истеҳсолии CMOS мувофиқ аст ва аз ин рӯ, имкон дорад, ки роҳи интегратсияи оптоэлектроника ба схемаҳои анъанавиро тағир диҳад. Ин, дар навбати худ, метавонад барои ҷаҳиши назаррас дар шабакаҳои компютерии дастрас ва технологияи тасвирӣ роҳ кушояд.
Вақти фиристодан: Ноябр-12-2024