Nouvo teknoloji nan fotodetektè Silisyòm mens

Nouvo teknoloji nanfotodetektè Silisyòm mens
Estrikti kaptire foton yo itilize pou amelyore absòpsyon limyè nan mensSilisyòm fotodetektè
Sistèm fotonik yo rapidman pran traction nan anpil aplikasyon émergentes, tankou kominikasyon optik, deteksyon liDAR, ak imaj medikal. Sepandan, adopsyon toupatou nan fotonik nan solisyon jeni nan lavni depann sou pri a nan fabrikasyon.fotodetektè, ki an vire depann lajman sou ki kalite semi-conducteurs yo itilize pou objektif sa a.
Tradisyonèlman, Silisyòm (Si) te semi-kondiktè ki pi omniprésente nan endistri elektwonik la, se konsa ke pifò endistri yo te gen matirite alantou materyèl sa a. Malerezman, Si gen yon koyefisyan absòpsyon limyè relativman fèb nan spectre tou pre enfrawouj (NIR) konpare ak lòt semi-conducteurs tankou galyòm arsenide (GaAs). Poutèt sa, GaAs ak alyaj ki gen rapò yo ap pwospere nan aplikasyon fotonik men yo pa konpatib ak tradisyonèl konplemantè metal-oksid semiconductor (CMOS) pwosesis yo itilize nan pwodiksyon an nan pifò elektwonik. Sa a te mennen nan yon ogmantasyon byen file nan depans fabrikasyon yo.
Chèchè yo te envante yon fason yo amelyore anpil absòpsyon tou pre-enfrawouj nan Silisyòm, ki ta ka mennen nan rediksyon pri nan aparèy fotonik pèfòmans segondè, ak yon ekip rechèch UC Davis ap pyonye yon nouvo estrateji anpil amelyore absòpsyon limyè nan fim mens Silisyòm. Nan dènye papye yo nan Advanced Photonics Nexus, yo demontre pou premye fwa yon demonstrasyon eksperimantal nan yon fotodetektè ki baze sou Silisyòm ak estrikti mikwo-ak nano-sifas ki kaptire limyè, reyalize amelyorasyon pèfòmans san parèy ki konparab ak GaAs ak lòt semi-conducteurs gwoup III-V. . Fotodetektè a konsiste de yon plak Silisyòm silendrik mikron-epè ki mete sou yon substra izolasyon, ak "dwèt" metal pwolonje nan yon mòd dwèt-fouchèt soti nan metal la kontak nan tèt la nan plak la. Sa ki enpòtan, Silisyòm boulon an plen ak twou sikilè ranje nan yon modèl peryodik ki aji kòm sit kaptire foton. Estrikti an jeneral nan aparèy la lakòz limyè a nòmalman ensidan pliye pa prèske 90 ° lè li frape sifas la, ki pèmèt li difize lateralman sou avyon an Si. Mòd pwopagasyon lateral sa yo ogmante longè vwayaj limyè a ak efektivman ralanti li, ki mennen ale nan plis entèraksyon limyè-matyè e konsa ogmante absòpsyon.
Chèchè yo te fè tou simulation optik ak analiz teyorik pou pi byen konprann efè estrikti kaptire foton yo, epi yo te fè plizyè eksperyans konpare fotodetektè ak ak san yo. Yo te jwenn ke kaptire foton te mennen nan yon amelyorasyon siyifikatif nan efikasite absòpsyon bande nan spectre NIR a, rete pi wo a 68% ak yon pikwa nan 86%. Li se vo anyen ke nan gwoup la tou pre enfrawouj, koyefisyan nan absòpsyon nan fotodetektè a foton kaptire se plizyè fwa pi wo pase sa yo ki nan Silisyòm òdinè, depase galyòm arsenide. Anplis de sa, byenke konsepsyon yo pwopoze a se pou plak Silisyòm 1μm epè, simulation fim Silisyòm 30 nm ak 100 nm konpatib ak elektwonik CMOS montre menm jan pèfòmans amelyore.
An jeneral, rezilta etid sa a demontre yon estrateji pwomèt pou amelyore pèfòmans fotodetektè ki baze sou Silisyòm nan aplikasyon fotonik ki parèt. Segondè absòpsyon ka reyalize menm nan kouch Silisyòm ultra-mens, ak kapasite parazit kous la ka kenbe ba, ki se kritik nan sistèm gwo vitès. Anplis de sa, metòd yo pwopoze a se konpatib ak pwosesis modèn CMOS fabrikasyon ak Se poutèt sa gen potansyèl pou revolisyone fason optoelektwonik yo entegre nan sikui tradisyonèl yo. Sa a, nan vire, ta ka pave wout la pou kwasans sibstansyèl nan rezo òdinatè abòdab ultrarapid ak teknoloji D.