Teicneolaíocht nua de Photodetector tanaí sileacain

Teicneolaíocht nua dePhotodetector sileacain tanaí
Úsáidtear struchtúir gabhála fótóin chun ionsú solais a fheabhsú go tanaíPhotodetectors sileacain
Tá córais fótóineacha ag tarraingt go tapa i go leor feidhmchlár atá ag teacht chun cinn, lena n -áirítear cumarsáid optúil, braite lidar, agus íomháú leighis. Mar sin féin, braitheann glacadh forleathan fótóinic i réitigh innealtóireachta amach anseo ar chostas na déantúsaíochtafóta -theicteoirí, a bhraitheann go mór ar an gcineál leathsheoltóra a úsáidtear chun na críche sin.
Go traidisiúnta, is é Silicon (IR) an leathsheoltóir is uileláithreach sa tionscal leictreonaice, ionas go mbeidh an chuid is mó de na tionscail aibithe timpeall an ábhair seo. Ar an drochuair, tá comhéifeacht ionsúcháin solais réasúnta lag ag Si sa speictream infridhearg (NIR) gar do leathsheoltóirí eile amhail gallium arsenide (GAAS). Mar gheall air seo, tá GAAanna agus cóimhiotail ghaolmhara ag fás i bhfeidhmchláir fhótónacha ach níl siad comhoiriúnach leis na próisis leathsheoltóra comhlántach miotail-ocsaíde (CMOS) a úsáidtear i dtáirgeadh an chuid is mó de na leictreonaic. Mar thoradh air seo tháinig méadú mór ar a gcostais déantúsaíochta.
Tá taighdeoirí tar éis bealach a cheapadh chun feabhas mór a chur ar ionsú beagnach infridhearg i sileacain, rud a d'fhéadfadh laghduithe costais a dhéanamh ar ghléasanna fótónacha ardfheidhmíochta, agus tá foireann taighde UC Davis ag ceannródaíocht straitéise nua chun ionsú solais a fheabhsú go mór i scannáin tanaí sileacain. Ina bpáipéar is déanaí ag Advanced Photonics Nexus, léiríonn siad den chéad uair léiriú turgnamhach ar fhóta-ghéaga-bhunaithe sileacain le struchtúir micrea-ghabhála agus struchtúir nana-dhromchla, ag baint amach feabhsuithe feidhmíochta gan fasach atá inchomparáide le leathsheoltóirí GAAS agus grúpa eile III-V. Is éard atá sa photodetector ná pláta sorcóir sorcóireach micron-tiubh a chuirtear ar fhoshraith inslithe, le “méara” miotail ag síneadh ar bhealach féar-mhéar ón miotal teagmhála ag barr an phláta. Rud atá tábhachtach, tá an sileacain chnapshuim líonta le poill chiorclacha atá eagraithe i bpatrún tréimhsiúil a fheidhmíonn mar shuíomhanna gabhála fótóin. Fágann struchtúr foriomlán na feiste go mbíonn an solas teagmhais de ghnáth ag lúbadh beagnach 90 ° nuair a bhuaileann sé an dromchla, rud a ligeann dó dul i léig go cliathánach feadh an eitleáin Si. Méadaíonn na modhanna iomadú cliathánach seo fad taistil an tsolais agus moillíonn sé go héifeachtach é, rud a fhágann go mbíonn níos mó idirghníomhaíochtaí solais ann agus dá bhrí sin ionsú méadaithe.
Rinne na taighdeoirí insamhaltaí optúla agus anailísí teoiriciúla freisin chun tuiscint níos fearr a fháil ar na héifeachtaí a bhaineann le struchtúir ghabhála fótóin, agus rinne siad roinnt turgnaimh a rinne comparáid idir fóta -theachtairí agus agus gan iad. Fuair ​​siad amach gur tháinig feabhas suntasach ar éifeachtúlacht ionsúcháin leathanbhanda sa speictream NIR, ag fanacht os cionn 68% le buaicphointe de 86% mar thoradh ar ghabháil fótóin. Is fiú a thabhairt faoi deara go bhfuil comhéifeacht ionsúcháin an ghabhála fótóin sa bhanda infridhearg in aice láimhe cúpla uair níos airde ná comhéifeacht an ghnáth -sileacain, a sháraíonn arsanaide Gallium. Ina theannta sin, cé go bhfuil an dearadh atá beartaithe le haghaidh plátaí sileacain tiubh 1μm, léiríonn insamhaltaí de 30 nm agus 100 nm scannáin sileacain atá comhoiriúnach le leictreonaic CMOS feidhmíocht fheabhsaithe den chineál céanna.
Tríd is tríd, léiríonn torthaí an staidéir seo straitéis tuar dóchais inti chun feidhmíocht fhóta-fhóta-bhunaithe sileacain a fheabhsú in iarratais fótóinice atá ag teacht chun cinn. Is féidir ionsú ard a bhaint amach fiú i sraitheanna sileacain ultra-tanaí, agus is féidir toilleas seadánach an chiorcaid a choinneáil íseal, rud atá ríthábhachtach i gcórais ardluais. Ina theannta sin, tá an modh atá beartaithe comhoiriúnach le próisis déantúsaíochta nua -aimseartha CMOS agus dá bhrí sin tá an poitéinseal aige an dóigh a ndéantar optoelectronics a chomhtháthú le ciorcaid thraidisiúnta. D’fhéadfadh sé seo, ina dhiaidh sin, an bealach a réiteach le haghaidh leapanna suntasacha i líonraí ríomhaireachta ultrafast agus i dteicneolaíocht íomháithe inacmhainne.