téhnologi anyar tinapotodetektor silikon ipis
Struktur néwak foton dipaké pikeun ningkatkeun nyerep cahaya dina ipispotodetéktor silikon
Sistem fotonik gancang kéngingkeun daya tarik dina seueur aplikasi anu muncul, kalebet komunikasi optik, sensing liDAR, sareng pencitraan médis. Tapi, nyoko nyebar tina photonics dina solusi rékayasa hareup gumantung kana biaya manufakturpotodetéktor, anu dina gilirannana gumantung pisan kana jinis semikonduktor anu dianggo pikeun tujuan éta.
Sacara tradisional, silikon (Si) geus jadi semikonduktor paling ubiquitous dina industri éléktronika, sahingga loba industri geus matured sabudeureun bahan ieu. Hanjakalna, Si mibanda koefisien nyerep cahaya anu kawilang lemah dina spéktrum infra red deukeut (NIR) dibandingkeun jeung semikonduktor séjénna saperti gallium arsenide (GaAs). Kusabab ieu, GaAs sareng alloy anu aya hubunganana mekar dina aplikasi fotonik tapi henteu cocog sareng prosés semikonduktor oksida logam pelengkap tradisional (CMOS) anu dianggo dina produksi kalolobaan éléktronika. Ieu ngakibatkeun kanaékan seukeut dina biaya manufaktur maranéhanana.
Peneliti geus devised cara pikeun greatly ningkatkeun nyerep deukeut-infra red dina silikon, nu bisa ngakibatkeun reductions ongkos dina-kinerja tinggi alat photonic, sarta tim peneliti UC Davis naratas strategi anyar pikeun greatly ngaronjatkeun nyerep cahaya dina film ipis silikon. Dina makalah panganyarna na di Advanced Photonics Nexus, aranjeunna nunjukkeun pikeun kahiji kalina démo ékspérimén tina photodetector berbasis silikon kalayan struktur mikro - sareng permukaan nano anu nyandak cahaya, ngahontal perbaikan kinerja anu teu pernah kantos dibandingkeun sareng GaA sareng semikonduktor grup III-V anu sanés. . photodetector diwangun ku pelat silikon cylindrical micron-kandel disimpen dina substrat insulating, kalawan logam "ramo" dilegaan dina fashion ramo-garpu ti logam kontak dina luhureun piring. Anu penting, silikon lumpy dieusian ku liang sirkular anu disusun dina pola périodik anu bertindak minangka situs néwak foton. Struktur sakabéh alat ngabalukarkeun lampu biasana kajadian ngabengkokkeun ampir 90 ° lamun eta pencét beungeut cai, sahingga eta rambatan laterally sapanjang pesawat Si. Modeu rambatan gurat ieu ningkatkeun panjang perjalanan cahaya sareng sacara efektif ngalambatkeunana, nyababkeun langkung seueur interaksi materi cahaya sahingga ningkatkeun nyerep.
Panaliti ogé ngalaksanakeun simulasi optik sareng analisa téoritis pikeun langkung ngartos épék struktur néwak foton, sareng ngalaksanakeun sababaraha percobaan ngabandingkeun photodetectors sareng sareng tanpa aranjeunna. Aranjeunna mendakan yén néwak foton nyababkeun paningkatan anu signifikan dina efisiensi nyerep broadband dina spéktrum NIR, tetep di luhur 68% kalayan puncakna 86%. Perhatos yén dina pita infra red deukeut, koefisien nyerep tina photodetector néwak foton sababaraha kali leuwih luhur ti silikon biasa, ngaleuwihan gallium arsenide. Salaku tambahan, sanajan desain anu diusulkeun nyaéta pikeun pelat silikon kandel 1μm, simulasi pilem silikon 30 nm sareng 100 nm cocog sareng éléktronika CMOS nunjukkeun pagelaran anu sami.
Gemblengna, hasil ulikan ieu nunjukkeun strategi anu ngajangjikeun pikeun ningkatkeun kinerja photodetectors dumasar silikon dina aplikasi photonics munculna. Nyerep anu luhur tiasa dihontal sanajan dina lapisan silikon ultra-ipis, sareng kapasitansi parasit sirkuit tiasa dijaga rendah, anu penting dina sistem-speed tinggi. Salaku tambahan, metodeu anu diusulkeun cocog sareng prosés manufaktur CMOS modéren sahingga gaduh poténsi pikeun ngarobih cara optoeléktronik terpadu kana sirkuit tradisional. Ieu, kahareupna tiasa muka jalan pikeun kabisat anu ageung dina jaringan komputer ultrafast sareng téknologi pencitraan anu mampu.
waktos pos: Nov-12-2024