Inçe film litiý niobat (LN) fotodetektor

Inçe film litiý niobat (LN) fotodetektor

Lityum niobat (LN) özboluşly kristal gurluşyna we çyzykly däl effektler, elektro-optiki täsirler, piroelektrik täsirleri we piezoelektrik täsiri ýaly özboluşly kristal gurluşyna we baý fiziki täsirlerine eýedir. Şol bir wagtyň özünde, giň zolakly optiki aç-açanlyk penjiresiniň we uzak möhletli durnuklylygyň artykmaçlyklary bar. Bu aýratynlyklar LN-ni integral fotonikanyň täze nesli üçin möhüm platforma edýär. Optiki enjamlarda we optoelektroniki ulgamlarda LN-iň aýratynlyklary optiki aragatnaşygyň, optiki hasaplamagyň we optiki duýgurlyk meýdanlarynyň ösmegine kömek edip, baý funksiýalary we öndürijiligi üpjün edip biler. Şeýle-de bolsa, litiý niobatyň siňdirilmegi we izolýasiýa häsiýetleri sebäpli litiý niobatyň toplumlaýyn ulanylmagy henizem ýüze çykarmak kyn meselesi bilen ýüzbe-ýüz bolýar. Soňky ýyllarda bu ugurdaky hasabatlara esasan tolkun goragly integral fotodetektorlar we heteroýunksion fotodetektorlar girýär.
Lityum niobata esaslanýan tolkun goragly integral fotodetektor, adatça optiki aragatnaşyk C-bandyna (1525-1565nm) gönükdirilýär. Funksiýa nukdaýnazaryndan LN esasan ugrukdyryjy tolkunlaryň roluny ýerine ýetirýär, optoelektroniki kesgitlemek funksiýasy esasan kremniý, III-V topar dar zolakly ýarymgeçirijiler we iki ölçegli materiallar ýaly ýarymgeçirijilere daýanýar. Şeýle arhitekturada ýagtylyk az ýitgi bilen litiý niobat optiki tolkun goragçylary arkaly geçirilýär we daşaýjylaryň konsentrasiýasyny ýokarlandyrmak we çykyş üçin elektrik signallaryna öwürmek üçin fotoelektrik täsirleri (fotokonduktiwlik ýa-da fotoelektrik effektleri ýaly) beýleki ýarymgeçiriji materiallar tarapyndan sorulýar. Üstünlikleri ýokary işleýiş zolagy (~ GHz), pes işleýän naprýa .eniýe, kiçi göwrüm we fotonik çip integrasiýasy bilen utgaşyklykdyr. Şeýle-de bolsa, litiý niobat we ýarymgeçiriji materiallaryň giňişlikde bölünmegi sebäpli, hersi öz funksiýalaryny ýerine ýetirýän hem bolsa, LN diňe tolkunlary dolandyrmakda rol oýnaýar we beýleki ajaýyp daşary ýurt häsiýetleri gowy ulanylmady. Ondarymgeçiriji materiallar diňe fotoelektrik öwrülişiginde rol oýnaýar we biri-biri bilen goşmaça baglanyşyk ýok, netijede iş çäkleri çäklidir. Specificörite durmuşa geçirmek nukdaýnazaryndan, ýagtylygyň çeşmesinden litiý niobat optiki tolkun goragçysyna birikdirilmegi ep-esli ýitgilere we berk iş talaplaryna sebäp bolýar. Mundan başga-da, birleşýän sebitdäki ýarymgeçiriji enjam kanalyna şöhlelenýän ýagtylygyň hakyky optiki güýji, kesgitlemek işini çäklendirýän kalibrlemek kyn.
Adatyfotodetektorlarşekillendiriş programmalary üçin ulanylýar, adatça ýarymgeçiriji materiallara esaslanýar. Şonuň üçin litiý niobat üçin pes ýagtylyk siňdiriş tizligi we izolýasiýa häsiýetleri, şübhesiz, fotodetektor gözlegçileriniň halanmagyna sebäp bolmaýar, hatda bu ugurda kyn nokady. Şeýle-de bolsa, soňky ýyllarda heterojunksiýa tehnologiýasynyň ösmegi litiý niobat esasly fotodetektorlaryň gözlegine umyt getirdi. Güýçli ýagtylyk siňdirişi ýa-da ajaýyp geçirijiligi bolan beýleki materiallar, kemçilikleriniň öwezini dolmak üçin litiý niobat bilen birmeňzeş birleşdirilip bilner. Шул Bu ýylylyk täsiri giň zolakly we öz-özüňi sürmegiň artykmaçlyklaryna eýedir we beýleki materiallar bilen gowy doldurylyp we birleşdirilip bilner. Malylylyk we fotoelektrik effektleriniň sinhron ulanylmagy litiý niobat esasly fotodetektorlar üçin täze döwür açdy, enjamlara iki täsiriň artykmaçlyklaryny birleşdirmäge mümkinçilik berdi. Kemçilikleriň öwezini dolmak we artykmaçlyklaryň goşmaça integrasiýasyna ýetmek üçin bu soňky ýyllarda gözleg nokady. Mundan başga-da, ion implantasiýasynyň, zolak in engineeringenerçiliginiň we kemçilik in engineeringenerçiliginiň ulanylmagy litiý niobaty tapmagyň kynlygyny çözmek üçin gowy saýlawdyr. Şeýle-de bolsa, litiý niobaty gaýtadan işlemegiň kynlygy sebäpli bu meýdan pes integrasiýa, massiw şekillendiriş enjamlary we ulgamlary we uly gözleg gymmaty we giňişligi bolan ýeterlik öndürijilik ýaly uly kynçylyklar bilen ýüzbe-ýüz bolýar.

1-nji surat, LN zolagyndaky kemçilik energiýa ýagdaýlaryny elektron donor merkezi hökmünde ulanyp, görünýän ýagtylyk tolgunmasy astynda geçiriji zolakda mugt zarýad göterijiler döredilýär. Adatça 100Hz töweregi ses tizligi bilen çäklendirilen öňki piroelektrik LN fotodetektorlary bilen deňeşdirilende, buLN fotodetektor10kHz-a çenli has çalt jogap tizligi bar. Bu aralykda, bu işde magniý ionynyň doply LN-iň 10kHz çenli ses bilen daşarky ýagtylyk modulýasiýasyna ýetip biljekdigi görkezildi. Bu iş ýokary öndürijilikli weýokary tizlikli LN fotodetektorlarydoly işleýän ýeke çipli integrirlenen LN fotonik çipleriniň gurluşygynda.
Gysgaça aýdanyňda, gözleg ugryinçe film litiý niobat fotodetektorlarymöhüm ylmy ähmiýete we ägirt uly amaly potensiala eýe. Geljekde tehnologiýanyň ösmegi we gözlegleriň çuňlaşmagy bilen inçe film litiý niobat (LN) fotodetektorlary has ýokary integrasiýa tarap öser. Performanceokary öndürijilikli, çalt seslenme we giň zolakly inçe film litiý niobat fotodetektorlaryny gazanmak üçin dürli integrasiýa usullaryny birleşdirip, çip integrasiýasynyň we akylly duýgur meýdanlarynyň ösmegine ep-esli goldaw berjek we täze nesil fotonika amaly üçin has köp mümkinçilik döredýän hakykata öwrüler.