Täze tehnologiýainçe kremniniň fotodetektory
Foton düşüriş gurluşlary inçejikde ýagtylygyň siňdirilmegini güýçlendirmek üçin ulanylýarkremniniň fotodetektorlary
Fotoniki ulgamlar optiki aragatnaşyk, liDAR duýgurlygy we lukmançylyk şekillendiriş ýaly köp sanly täze programmalarda çaltlyk bilen özüne çekýär. Şeýle-de bolsa, geljekki in engineeringenerçilik çözgütlerinde fotonikanyň giňden kabul edilmegi önümçiligiň bahasyna baglydyrfotodetektorlar, bu bolsa öz gezeginde esasan şol maksat üçin ulanylýan ýarymgeçirijiniň görnüşine baglydyr.
Däp bolşy ýaly, kremniý (Si) elektronika pudagynda iň köp ýaýran ýarymgeçiriji bolup, pudaklaryň köpüsi bu materialyň töwereginde ýetişdi. Gynansagam, Galiý arsenidi (GaAs) ýaly beýleki ýarymgeçirijiler bilen deňeşdirilende, ýakyn infragyzyl (NIR) spektrinde Si has az ýagtylyk siňdiriş koeffisiýenti bar. Şol sebäpli GaA we şuňa meňzeş erginler fotonik programmalarda gülläp ösýär, ýöne elektronikanyň köpüsiniň önümçiliginde ulanylýan adaty goşmaça metal-oksid ýarymgeçiriji (CMOS) amallary bilen gabat gelmeýär. Bu olaryň önümçilik çykdajylarynyň düýpli ýokarlanmagyna getirdi.
Gözlegçiler ýokary öndürijilikli fotonik enjamlaryň çykdajylarynyň azalmagyna sebäp bolup biljek kremniniň ýakyn infragyzyl siňdirilişini ep-esli ýokarlandyrmagyň usulyny oýlap tapdylar we UC Davis gözleg topary kremniniň inçe filmlerinde ýagtylygyň siňdirilmegini ep-esli gowulandyrmak üçin täze strategiýany öňe sürýärler. “Advanced Photonics Nexus” -daky iň soňky kagyzlarynda, ilkinji gezek GaAs we beýleki III-V topar ýarymgeçirijiler bilen deňeşdirilende görlüp-eşidilmedik öndürijilik gowulaşmalaryna eýe bolup, ýeňil düşýän mikro we nano ýerüsti gurluşlar bilen kremniy esasly fotodetektoryň eksperimental görkezilişi görkezilýär. . Fotodetektor izolýasiýa substratyna ýerleşdirilen mikron galyň silindr görnüşli kremniý plastinkadan ybarat bolup, tabagyň ýokarsyndaky kontakt metaldan barmak çeňňegi bilen uzalýar. Möhümi, bir bölek kremniý foton düşürilýän ýerler hökmünde hereket edýän döwürleýin nagyşda ýerleşdirilen tegelek deşikler bilen doldurylýar. Enjamyň umumy gurluşy, adaty hadysanyň ýagtylygynyň ýer ýüzüne urlanda 90 ° töweregi egilmegine sebäp bolýar we Si tekizliginde gyrada köpelmegine mümkinçilik berýär. Bu gapdal ýaýraýyş usullary ýagtylygyň syýahatynyň uzynlygyny ýokarlandyrýar we ony haýallaşdyrýar, ýeňil maddalaryň özara täsirine we şeýlelik bilen siňdirişiň ýokarlanmagyna getirýär.
Gözlegçiler, şeýle hem, foton düşüriş gurluşlarynyň täsirine has gowy düşünmek üçin optiki simulýasiýalary we teoretiki derňewleri geçirdiler we fotodetektorlary olar bilen we olar bilen deňeşdirip birnäçe synag geçirdiler. Fotonyň düşürilmegi, NIR spektrinde giň zolakly siňdiriş netijeliliginiň ep-esli gowulaşmagyna, iň ýokary derejesi 86% bilen 68% -den ýokary galmagyna sebäp boldy. Nearakyn infragyzyl zolakda fotonyň surata düşüriliş fotodetektorynyň siňdiriş koeffisiýentiniň adaty kremniniňkiden birnäçe esse ýokarydygyny, galiý arsenidinden ýokarydygyny bellemelidiris. Mundan başga-da, teklip edilýän dizaýn 1μm galyňlykdaky kremniý plitalar üçin bolsa-da, CMOS elektronikasyna gabat gelýän 30 nm we 100 nm kremniy filmleriň simulýasiýalary şuňa meňzeş ösen öndürijiligi görkezýär.
Umuman aýdanyňda, bu gözlegiň netijeleri, ýüze çykýan fotonika programmalarynda kremniý esasly fotodetektorlaryň işini gowulandyrmak üçin geljegi uly strategiýany görkezýär. Ultra inçe kremniý gatlaklarynda-da ýokary siňdiriş gazanyp bolýar we ýokary tizlikli ulgamlarda möhüm ähmiýete eýe bolan zynjyryň parazit kuwwatyny pes saklap bolýar. Mundan başga-da, teklip edilýän usul häzirki zaman CMOS önümçilik proseslerine laýyk gelýär we şonuň üçin optoelektronikanyň adaty zynjyrlara integrasiýa usulyny üýtgetmek mümkinçiligine eýe. Bu bolsa öz gezeginde elýeterli ultrafast kompýuter torlarynda we şekillendiriş tehnologiýasynda ep-esli böküşlere ýol açyp biler.
Iş wagty: Noýabr-12-2024