Nouvo teknoloji nanfotodetektè silikon mens
Yo itilize estrikti kaptire foton pou amelyore absòpsyon limyè nan sifas mens.fotodetektè silikon
Sistèm fotonik yo ap pran anpil popilarite rapidman nan anpil aplikasyon émergentes, tankou kominikasyon optik, deteksyon liDAR, ak imaj medikal. Sepandan, adopsyon fotonik lajè nan solisyon enjenyè nan lavni depann de pri fabrikasyon an.fotodetektè, ki an vire depann anpil de kalite semi-kondiktè ki itilize pou objektif sa a.
Tradisyonèlman, Silisyòm (Si) te semi-kondiktè ki pi toupatou nan endistri elektwonik la, tèlman ke pifò endistri yo te devlope otou materyèl sa a. Malerezman, Si gen yon koyefisyan absòpsyon limyè relativman fèb nan spectre enfrawouj ki toupre a (NIR) konpare ak lòt semi-kondiktè tankou galyòm arseniur (GaAs). Akòz sa, GaAs ak alyaj ki gen rapò yo ap pwospere nan aplikasyon fotonik men yo pa konpatib ak pwosesis tradisyonèl konplemantè metal-oksid semi-kondiktè (CMOS) yo itilize nan pwodiksyon pifò elektwonik. Sa a te mennen nan yon ogmantasyon byen file nan pri fabrikasyon yo.
Chèchè yo te kreye yon fason pou amelyore anpil absòpsyon enfrawouj tou pre nan silikon, sa ki ta ka mennen nan rediksyon pri nan aparèy fotonik pèfòmans segondè, epi yon ekip rechèch UC Davis ap inove yon nouvo estrateji pou amelyore anpil absòpsyon limyè nan fim mens silikon. Nan dènye atik yo nan Advanced Photonics Nexus, yo demontre pou premye fwa yon demonstrasyon eksperimantal yon fotodetektè ki baze sou silikon ak estrikti mikwo ak nano-sifas ki kaptire limyè, ki reyalize amelyorasyon pèfòmans san parèy konparab ak GaAs ak lòt semi-kondiktè gwoup III-V. Fotodetektè a konsiste de yon plak silikon silendrik ki gen yon epesè mikwon ki plase sou yon substra izolan, ak "dwèt" metal ki pwolonje nan yon fason fouchèt dwèt soti nan metal kontak la nan tèt plak la. Sa ki enpòtan, silikon an boul plen ak twou sikilè ki ranje nan yon modèl peryodik ki aji kòm sit kaptire foton. Estrikti jeneral aparèy la lakòz limyè ki nòmalman ensidan an pliye prèske 90° lè li frape sifas la, sa ki pèmèt li pwopaje lateralman sou plan Si a. Mòd pwopagasyon lateral sa yo ogmante longè vwayaj limyè a epi efektivman ralanti li, sa ki mennen nan plis entèraksyon limyè-matè e konsa ogmante absòpsyon.
Chèchè yo te fè tou similasyon optik ak analiz teyorik pou pi byen konprann efè estrikti kaptire foton yo, epi yo te fè plizyè eksperyans pou konpare fotodetektè avèk yo ak san yo. Yo te jwenn ke kaptire foton an te mennen nan yon amelyorasyon siyifikatif nan efikasite absòpsyon bande laj nan spectre NIR la, li rete pi wo pase 68% ak yon pik 86%. Li enpòtan pou note ke nan bann enfrawouj ki toupre a, koyefisyan absòpsyon fotodetektè kaptire foton an plizyè fwa pi wo pase silikon òdinè a, li depase galyòm arseniur. Anplis de sa, byenke konsepsyon yo pwopoze a se pou plak silikon 1μm epesè, similasyon fim silikon 30 nm ak 100 nm konpatib ak elektwonik CMOS yo montre yon pèfòmans amelyore menm jan an.
An jeneral, rezilta etid sa a demontre yon estrateji pwomèt pou amelyore pèfòmans fotodetektè ki baze sou silikon nan aplikasyon fotonik émergentes yo. Yo ka reyalize yon gwo absòpsyon menm nan kouch silikon ultra-mens, epi yo ka kenbe kapasitans parazit sikwi a ba, sa ki enpòtan nan sistèm gwo vitès yo. Anplis de sa, metòd yo pwopoze a konpatib ak pwosesis fabrikasyon CMOS modèn yo e pakonsekan li gen potansyèl pou revolisyone fason yo entegre optoelektwonik nan sikwi tradisyonèl yo. Sa, bò kote pa l, ta ka louvri wout la pou gwo pwogrè nan rezo òdinatè ultra rapid abòdab ak teknoloji imaj.
Dat piblikasyon: 12 novanm 2024