Fotodetektè fim mens niobat ityòm (LN)

Fotodetektè fim mens niobat ityòm (LN)

Niobat ityòm (LN) gen yon estrikti kristal inik ak efè fizik rich, tankou efè non lineyè, efè elektwo-optik, efè piroelektrik, ak efè pyezoelektrik. An menm tan, li gen avantaj fenèt transparans optik laj bande ak estabilite alontèm. Karakteristik sa yo fè LN yon platfòm enpòtan pou nouvo jenerasyon fotonik entegre. Nan aparèy optik ak sistèm optoelektwonik, karakteristik LN yo ka bay fonksyon ak pèfòmans rich, ankouraje devlopman kominikasyon optik, informatique optik, ak domèn deteksyon optik. Sepandan, akòz pwopriyete absòpsyon ak izolasyon fèb niobat ityòm nan, aplikasyon entegre niobat ityòm nan toujou ap fè fas ak pwoblèm deteksyon difisil. Nan dènye ane yo, rapò nan domèn sa a sitou gen ladan fotodetektè entegre gid vag ak fotodetektè eterojonksyon.
Fotodetektè entegre gid vag ki baze sou niobat ityòm anjeneral konsantre sou band C kominikasyon optik la (1525-1565nm). An tèm de fonksyon, LN jwe sitou wòl vag gide, alòske fonksyon deteksyon optoelektwonik la sitou depann sou semi-kondiktè tankou Silisyòm, semi-kondiktè gwoup III-V ki gen bandgap etwat, ak materyèl de dimansyon. Nan yon achitekti konsa, limyè a transmèt atravè gid vag optik niobat ityòm ak pèt ki ba, epi answit absòbe pa lòt materyèl semi-kondiktè ki baze sou efè fotoelektrik (tankou fotokonduktivite oswa efè fotovoltaik) pou ogmante konsantrasyon transpòtè epi konvèti li an siyal elektrik pou pwodiksyon. Avantaj yo se gwo bandwidth fonksyònman (~GHz), vòltaj fonksyònman ki ba, ti gwosè, ak konpatibilite ak entegrasyon chip fotonik. Sepandan, akòz separasyon espasyal niobat ityòm ak materyèl semi-kondiktè yo, byenke yo chak fè pwòp fonksyon yo, LN sèlman jwe yon wòl nan gide vag epi lòt pwopriyete etranje ekselan yo pa te byen itilize. Materyèl semi-kondiktè yo sèlman jwe yon wòl nan konvèsyon fotoelektrik epi yo manke kouplaj konplemantè youn ak lòt, sa ki lakòz yon band fonksyònman relativman limite. An tèm de aplikasyon espesifik, kouplaj limyè ki soti nan sous limyè a rive nan gid ond optik niobat ityòm lan lakòz pèt enpòtan ak egzijans pwosesis strik. Anplis de sa, puisans optik reyèl limyè ki iradyasyon sou kanal aparèy semi-kondiktè a nan rejyon kouplaj la difisil pou kalibre, sa ki limite pèfòmans deteksyon li.
Tradisyonèl lafotodetektèMateryèl yo itilize pou aplikasyon imaj yo anjeneral baze sou materyèl semi-kondiktè. Se poutèt sa, pou niobat ityòm, to absòpsyon limyè ki ba li yo ak pwopriyete izolasyon li yo fè li san dout pa favorize pa chèchè fotodetektè yo, e menm yon pwen difisil nan domèn nan. Sepandan, devlopman teknoloji eterojonksyon nan dènye ane yo te pote espwa nan rechèch fotodetektè ki baze sou niobat ityòm. Lòt materyèl ki gen gwo absòpsyon limyè oswa ekselan konduktivite ka entegre yon fason etewojèn ak niobat ityòm pou konpanse pou enpèfeksyon li yo. An menm tan, karakteristik piroelektrik ki pwovoke pa polarizasyon espontane niobat ityòm akòz anizotropi estriktirèl li yo ka kontwole lè yo konvèti an chalè anba iradyasyon limyè, kidonk chanje karakteristik piroelektrik yo pou deteksyon optoelektrik. Efè tèmik sa a gen avantaj bande laj ak oto-kondwi, epi li ka byen konplete ak fizyone ak lòt materyèl. Itilizasyon senkron efè tèmik ak fotoelektrik yo te louvri yon nouvo epòk pou fotodetektè ki baze sou niobat ityòm, sa ki pèmèt aparèy yo konbine avantaj tou de efè yo. Epi pou konpanse pou enpèfeksyon yo epi reyalize entegrasyon konplemantè avantaj yo, li se yon pwen cho nan rechèch nan dènye ane yo. Anplis de sa, itilizasyon enplantasyon iyon, jeni bann, ak jeni domaj se yon bon chwa tou pou rezoud difikilte pou detekte niobat ityòm. Sepandan, akòz gwo difikilte pou trete niobat ityòm, domèn sa a toujou ap fè fas ak gwo defi tankou entegrasyon ki ba, aparèy ak sistèm imaj etalaj, ak pèfòmans ki pa ase, sa ki gen yon gwo valè rechèch ak espas.

Figi 1, lè l sèvi avèk eta enèji defo yo nan espas bann LN kòm sant donatè elektwon, transpòtè chaj lib yo pwodui nan bann kondiksyon an anba eksitasyon limyè vizib. Konpare ak fotodetektè LN piroelektrik anvan yo, ki te tipikman limite a yon vitès repons anviwon 100Hz, sa aFotodetektè LNgen yon vitès repons ki pi rapid jiska 10kHz. Pandansetan, nan travay sa a, yo te demontre ke LN dopé ak iyon mayezyòm ka reyalize modilasyon limyè ekstèn ak yon repons jiska 10kHz. Travay sa a ankouraje rechèch sou pèfòmans segondè akfotodetektè LN gwo vitèsnan konstriksyon chip fotonik LN entegre ak yon sèl chip ki fonksyone nèt.
An rezime, domèn rechèch la nanfotodetektè niobat ityòm fim mensLi gen yon siyifikasyon syantifik enpòtan ak yon potansyèl aplikasyon pratik enòm. Nan lavni, avèk devlopman teknoloji ak pwofondisman rechèch, fotodetektè fim mens niobat ityòm (LN) yo pral devlope nan direksyon yon pi gwo entegrasyon. Konbine diferan metòd entegrasyon pou reyalize pèfòmans segondè, repons rapid, ak fotodetektè fim mens niobat ityòm laj-band nan tout aspè pral vin yon reyalite, ki pral ankouraje anpil devlopman entegrasyon sou chip ak jaden deteksyon entelijan, epi bay plis posiblite pou nouvo jenerasyon aplikasyon fotonik yo.