Teknolojiya nû ya fotodetektora siliconê ya zirav

Teknolojiya nû yafotodetektorê siliconê tenik
Strukturên girtina foton têne bikar anîn da ku ronahiyê di zirav de zêde bikinfotodetektorên silicon
Pergalên fotonîkî di gelek sepanên nûbûyî de, di nav de ragihandina optîkî, hîskirina liDAR, û wênekêşana bijîjkî, bi lez û bez digihîje ber çavan. Lêbelê, pejirandina berfireh a fotonîkî di çareseriyên endezyariya pêşerojê de bi lêçûna hilberînê ve girêdayî yefotodetektorên, ku di encamê de bi piranî bi celebê nîvconductorê ve girêdayî ye ku ji bo wê armancê tê bikar anîn.
Bi kevneşopî, silicon (Si) di pîşesaziya elektronîkî de nîvconduktorê herî berbelav e, ji ber vê yekê pir pîşesazî li dora vê materyalê mezin bûne. Mixabin, Si li gorî nîvconduktorên din ên wekî galium arsenide (GaAs) di spektraya înfrasor (NIR) ya nêzik de rêjeyek vegirtina ronahiyê heye. Ji ber vê yekê, GaAs û aligirên têkildar di sepanên fotonîkî de geş dibin lê bi pêvajoyên nîvconduktorê metal-oksîdê yên kevneşopî (CMOS) yên ku di hilberîna piraniya elektronîkî de têne bikar anîn re hevaheng in. Vê yekê bû sedema zêdebûna lêçûnên hilberîna wan.
Lekolînwanan rêyek çêkiriye ku pir zêde girtina înfrasor a nêzê di silicon de, ku dikare bibe sedema kêmkirina lêçûnên di cîhazên fotonîkî yên bi performansa bilind de, û tîmek lêkolînê ya UC Davis pêşeng e ku stratejiyek nû ye ku pir başkirina ronahiyê di fîlimên zirav ên silicon de çêtir bike. Di kaxeza xwe ya dawîn de li Advanced Photonics Nexus, wan ji bo cara yekem xwenîşandanek ezmûnî ya fotodetektorek bingehîn a sîlîkonê bi strukturên mîkro - û nano-rûyê girtina ronahiyê nîşan dide, ku bigihîje pêşkeftinên performansa bêhempa yên ku bi GaAs û nîvconduktorên din ên koma III-V re têne berhev kirin. . Fotodetektor ji lewheyek sîlîkonê ya qalind a mîkronî pêk tê, ku li ser bingehek îzolekirî hatî danîn, digel "tiliyên" metal ên ku bi rengek tiliya tiliyê ji metala pêwendiyê ya li serê plakê dirêj dibin, pêk tê. Ya girîng, sîlîkona kulîlk bi kunên dorhêl ên ku bi rengek perîyodîk hatine rêz kirin ku wekî cîhên girtina foton tevdigerin dagirtî ye. Struktura giştî ya amûrê dibe sedem ku ronahiya ku bi gelemperî rûdide bi qasî 90° biqelişe dema ku ew li rûxê dikeve, dihêle ku ew li kêleka balafira Si belav bibe. Van awayên belavbûna paşîn dirêjahiya rêwîtiya ronahiyê zêde dikin û bi bandor wê hêdî dikin, ku dibe sedema bêtir danûstendinên ronahiyê-maddeyê û bi vî rengî vegirtinê zêde dike.
Lekolînwanan her weha simulasyonên optîkî û analîzên teorîkî pêk anîn da ku bandorên strukturên girtina foton baştir fam bikin, û gelek ceribandin kirin ku fotodetektorên bi wan û bêyî wan berhev dikin. Wan dît ku girtina foton rê li ber başbûnek girîng di karîgeriya vegirtinê ya berfereh de di spektra NIR de, ku li jor 68% bi lûtkeya 86% dimîne. Hêjayî gotinê ye ku di bendika infrasor a nêzîk de, hevsengiya vegirtinê ya fotodetektora girtina fotonê çend caran ji ya siliconê asayî mezintir e, ji arsenîdê galiumê zêdetir e. Wekî din, her çend sêwirana pêşniyarkirî ji bo lewheyên siliconê yên 1μm e, simulasyonên fîlimên siliconê yên 30 nm û 100 nm yên ku bi elektronîk CMOS-ê re hevaheng in performansa pêşkeftî ya wekhev nîşan didin.
Bi tevayî, encamên vê lêkolînê stratejiyek sozdar ji bo baştirkirina performansa fotodetektorên bingehîn ên silicon di serîlêdanên fotonîkî yên nûjen de destnîşan dikin. Tewra di qatên silîkonê yên pir-tenik de jî vegirtinek bilind dikare were bidestxistin, û kapasîteya parazît a dorhêlê dikare kêm were girtin, ku di pergalên leza bilind de krîtîk e. Wekî din, rêbaza pêşniyarkirî bi pêvajoyên hilberîna CMOS-a nûjen re hevaheng e û ji ber vê yekê xwedan potansiyel e ku di awayê ku optoelektronîk di nav çerxên kevneşopî de têne yek kirin şoreş bike. Ev, di encamê de, dikare rê li ber gavên berbiçav di torên komputerê yên ultralez û teknolojiya wênekêşiyê de veke.