Inçe kremniý fotodetektorynyň täze tehnologiýasy

Täze tehnologiýainçe kremniý fotodetektory
Foton tutujy gurluşlar inçe ýerlerde ýagtylygyň siňdirilişini güýçlendirmek üçin ulanylýar.kremniý fotodetektorlary
Fotonik ulgamlar optiki aragatnaşyk, liDAR duýujylygy we lukmançylyk suratlary ýaly köp täze ulanylýan ulgamlarda çalt depginde meşhurlyk gazanýar. Şeýle-de bolsa, geljekki inženerçilik çözgütlerinde fotonikanyň giňden ulanylmagy önümçilik çykdajylaryna baglydyr.fotodetektorlar, bu bolsa öz gezeginde, esasan, şol maksat üçin ulanylýan ýarymgeçirijiniň görnüşine baglydyr.
Adatça, kremniý (Si) elektronika senagatynda iň köp ulanylýan ýarymgeçiriji bolup geldi, şonuň üçin köp pudaklar bu materialyň töwereginde ösdi. Gynansak-da, Si galliý arsenid (GaAs) ýaly beýleki ýarymgeçirijiler bilen deňeşdirilende ýakyn infragyzyl (NIR) spektrinde ýagtylygyň siňdiriş koeffisiýentiniň deňeşdirme boýunça gowşaklygyna eýedir. Şonuň üçin GaAs we degişli garyndylar fotonik ulanylyşlarda ösýär, ýöne elektronikanyň köpüsiniň önümçiliginde ulanylýan däp bolan goşmaça metal-oksid ýarymgeçiriji (CMOS) prosesleri bilen gabat gelmeýär. Bu bolsa olaryň önümçilik çykdajylarynyň kesgin ýokarlanmagyna getirdi.
Barlagçylar kremniýde infragyzyl siňdirilişini ep-esli ýokarlandyrmagyň usulyny oýlap tapdylar, bu bolsa ýokary öndürijilikli fotonik enjamlarda çykdajylaryň azaldylmagyna getirip biler we UC Dewis ylmy topary kremniý inçe plýonkalaryndaky ýagtylygyň siňdirilişini ep-esli gowulandyrmak üçin täze strategiýanyň öňdebaryjysydyr. “Advanced Photonics Nexus” žurnalyndaky iň soňky makalalarynda olar ilkinji gezek ýagtylygy tutýan mikro we nano-ýüz gurluşlary bolan kremniý esasly fotodetektoryň eksperimental görkezilişini görkezýärler we bu bolsa GaAs we beýleki III-V topar ýarymgeçirijileri bilen deňeşdirip boljak derejede ösüş gazanýar. Fotodetektor izolýasiýa substratyna ýerleşdirilen mikron galyňlygyndaky silindrik kremniý plastinkasyndan ybarat bolup, metal “barmaklary” plastinkanyň ýokarsyndaky kontakt metaldan barmak çatal görnüşinde uzalyp gidýär. Iň esasysy, bölejik kremniý fotonlary tutýan ýerler hökmünde hereket edýän döwürleýin görnüşde ýerleşdirilen tegelek deşikler bilen doldurylýar. Enjamyň umumy gurluşy adaty düşýän ýagtylygyň ýüze düşende takmynan 90° egilmegine sebäp bolýar we onuň Si tekizligi boýunça gapdal tarap ýaýramagyna mümkinçilik berýär. Bu lateral ýaýrama usullary ýagtylygyň syýahatynyň uzynlygyny artdyrýar we ony netijeli haýalladýar, bu bolsa ýagtylyk-madde özara täsirleriniň has köp bolmagyna we şeýdip, siňdirilişiniň artmagyna getirýär.
Şeýle hem, ylmy işgärler foton tutujy gurluşlaryň täsirlerini has gowy düşünmek üçin optiki simulýasiýalary we nazaryýet seljermelerini geçirdiler we fotodetektorlary olar bilen we olarsyz deňeşdirýän birnäçe tejribe geçirdiler. Olar foton tutujylygynyň NIR spektrinde giň zolakly siňdiriş netijeliliginiň ep-esli gowulaşmagyna getirýändigini, iň ýokary nokady 86% bolan 68% -den ýokary galandygyny anykladylar. Ýakyn infragyzyl zolakda foton tutujy fotodetektoryň siňdiriş koeffisiýentiniň adaty kremniýden birnäçe esse ýokarydygyny we galliý arsenidinden ýokarydygyny bellemek gerek. Mundan başga-da, teklip edilýän dizaýn 1μm galyňlykdaky kremniý plitalary üçin bolsa-da, CMOS elektronikasy bilen utgaşykly 30 nm we 100 nm kremniý plýonkalarynyň simulýasiýalary meňzeş ýokarlanan öndürijiligi görkezýär.
Umuman alanyňda, bu gözlegiň netijeleri täze fotonika ulanylyşlarynda kremniý esasly fotodetektorlaryň işini gowulandyrmak üçin geljegi uly strategiýany görkezýär. Ýokary siňdiriş hatda örän inçe kremniý gatlaklarynda hem gazanylyp bilner we zynjyryň parazit kuwwatyny pes derejede saklap bolýar, bu bolsa ýokary tizlikli ulgamlarda örän möhümdir. Mundan başga-da, teklip edilýän usul häzirki zaman CMOS önümçilik prosesleri bilen utgaşyklydyr we şonuň üçin optoelektronikanyň däp bolan zynjyrlara integrasiýa usulynda rewolýusiýa döretmäge mümkinçilik berýär. Bu bolsa, öz gezeginde, elýeterli bahadan örän çalt kompýuter ulgamlarynda we surat tehnologiýasynda uly ösüşlere ýol açyp biler.