Pilem ipis litium niobate (LN) photodetector
Litium niobate (LN) boga struktur kristal unik jeung épék fisik euyeub, kayaning épék nonlinier, épék elektro-optik, épék pyroelectric, sarta épék piezoelektrik. Dina waktos anu sami, éta gaduh kaunggulan tina jandela transparansi optik wideband sareng stabilitas jangka panjang. Ciri ieu ngajadikeun LN platform penting pikeun generasi anyar photonics terpadu. Dina alat optik jeung sistem optoeléktronik, karakteristik LN bisa nyadiakeun fungsi euyeub tur kinerja, promosi ngembangkeun komunikasi optik, komputasi optik, sarta widang sensing optik. Sanajan kitu, alatan nyerep lemah sarta sipat insulasi of litium niobate, aplikasi terpadu litium niobate masih nyanghareupan masalah deteksi hésé. Dina taun anyar, laporan dina widang ieu utamana ngawengku waveguide terpadu photodetectors jeung heterojunction photodetectors.
The waveguide terpadu photodetector dumasar kana litium niobate biasana fokus kana komunikasi optik C-band (1525-1565nm). Dina hal fungsi, LN utamana maénkeun peran gelombang dipandu, sedengkeun fungsi deteksi optoeléktronik utamana ngandelkeun semikonduktor kayaning silikon, III-V group bandgap semikonduktor sempit, sarta bahan dua diménsi. Dina arsitéktur sapertos kitu, cahaya dipancarkeun ngaliwatan pandu gelombang optik litium niobate kalayan leungitna handap, teras diserep ku bahan semikonduktor sanés dumasar kana épék fotoéléktrik (sapertos fotokonduktivitas atanapi épék fotovoltaik) pikeun ningkatkeun konsentrasi pamawa sareng ngarobih kana sinyal listrik pikeun kaluaran. Kauntungannana nyaéta rubakpita operasi tinggi (~GHz), tegangan operasi low, ukuran leutik, sarta kasaluyuan jeung integrasi chip photonic. Sanajan kitu, alatan separation spasial tina litium niobate jeung bahan semikonduktor, sanajan aranjeunna masing-masing ngalaksanakeun fungsi sorangan, LN ngan muterkeun hiji peran dina guiding gelombang jeung sipat asing alus teuing lianna teu acan garapan ogé. Bahan semikonduktor ngan ukur maénkeun peran dina konversi fotoéléktrik sareng kurangna gandeng saling melengkapi, nyababkeun pita operasi anu kawilang kawates. Dina hal palaksanaan husus, gandeng cahaya ti sumber cahaya ka litium niobate waveguide optik ngakibatkeun karugian signifikan jeung sarat prosés ketat. Sajaba ti éta, kakuatan optik sabenerna cahaya irradiated onto saluran alat semikonduktor di wewengkon gandeng hese calibrate, nu watesan kinerja deteksi na.
Tradisionalpotodetéktordipaké pikeun aplikasi Imaging biasana dumasar kana bahan semikonduktor. Ku alatan éta, pikeun litium niobate, laju nyerep lampu low sarta sipat insulating ngajadikeun eta undoubtedly teu favored ku panalungtik photodetector, komo titik hésé di lapangan. Nanging, pamekaran téknologi heterojunction dina taun-taun ayeuna parantos ngaharepkeun panilitian potodetektor dumasar kana litium niobate. Bahan séjén anu nyerep cahaya anu kuat atanapi konduktivitas anu saé tiasa diintegrasikeun sacara heterogen sareng litium niobate pikeun ngimbangan kakuranganana. Dina waktu nu sarua, polarisasi spontan ngainduksi ciri pyroelectric of litium niobate alatan anisotropi struktural na bisa dikawasa ku jalan ngarobah kana panas dina irradiation lampu, kukituna ngarobah ciri pyroelectric pikeun deteksi optoelectronic. Pangaruh termal ieu gaduh kaunggulan tina wideband sareng nyetir diri, sareng tiasa dilengkepan ogé sareng ngahiji sareng bahan sanés. Pamakéan sinkron épék termal sareng fotoéléktrik parantos muka jaman énggal pikeun photodetectors dumasar kana litium niobate, anu ngamungkinkeun para alat pikeun ngagabungkeun kauntungan tina duanana épék. Sarta pikeun nyieun up for shortcomings sarta ngahontal integrasi pelengkap kaunggulan, Ieu mangrupakeun hotspot panalungtikan dina taun panganyarna. Salaku tambahan, panggunaan implantasi ion, rékayasa pita, sareng rékayasa cacad ogé mangrupikeun pilihan anu hadé pikeun ngabéréskeun kasusah pikeun ngadeteksi litium niobate. Sanajan kitu, alatan kasusah processing tinggi litium niobate, widang ieu masih nyanghareupan tantangan hébat kayaning integrasi low, Asép Sunandar Sunarya Imaging alat jeung sistem, sarta kinerja teu cukup, nu boga nilai panalungtikan hébat sarta spasi.
Gambar 1, ngagunakeun kaayaan énergi cacad dina celah pita LN salaku puseur donor éléktron, pamawa muatan bébas dihasilkeun dina pita konduksi dina éksitasi cahaya katempo. Dibandingkeun sareng photodetectors LN pyroelectric saméméhna, anu biasana dugi ka laju réspon sakitar 100Hz, ieuLN photodetectorboga laju respon gancang nepi ka 10kHz. Samentara éta, dina karya ieu, ieu nunjukkeun yén ion magnésium doped LN bisa ngahontal modulasi lampu éksternal kalawan respon nepi ka 10kHz. Karya ieu promotes panalungtikan ngeunaan-kinerja tinggi naspeed tinggi LN photodetectorsdina pangwangunan pinuh hanca tunggal-chip terpadu LN photonic chip.
Kasimpulanana, widang panalungtikan ngeunaanpilem ipis litium niobate photodetectorsboga significance ilmiah penting jeung poténsi aplikasi praktis gede pisan. Dina mangsa nu bakal datang, kalawan ngembangkeun téhnologi jeung deepening panalungtikan, film ipis litium niobate (LN) photodetectors bakal ngamekarkeun arah integrasi luhur. Ngagabungkeun métode integrasi béda pikeun ngahontal-kinerja tinggi, respon gancang, sarta wideband film ipis litium niobate photodetectors dina sagala aspek bakal jadi kanyataan, nu bakal greatly ngamajukeun ngembangkeun integrasi on-chip jeung widang sensing calakan, sarta nyadiakeun leuwih kamungkinan pikeun generasi anyar aplikasi photonics.
waktos pos: Feb-17-2025