Nova teknologio demaldika silicia fotodetektilo
Fotonaj kaptaj strukturoj estas uzataj por plibonigi malpezan absorbadon en maldikaSiliciaj fotodetektiloj
Fotonaj sistemoj rapide akiras tiradon en multaj emerĝantaj aplikoj, inkluzive de optikaj konektoj, lidar -sento kaj medicina bildigo. Tamen, la ĝeneraligita adopto de fotoniko en estontaj inĝenieristikaj solvoj dependas de la kosto de fabrikadofotodetektiloj, kiu siavice dependas plejparte de la tipo de duonkonduktaĵo uzata por tiu celo.
Tradicie, silicio (SI) estis la plej ĉiopova duonkonduktaĵo en la elektronika industrio, tiel ke plej multaj industrioj maturiĝis ĉirkaŭ ĉi tiu materialo. Bedaŭrinde, SI havas relative malfortan malpezan absorban koeficienton en la proksima infraruĝa (NIR) spektro kompare kun aliaj semikonduktaĵoj kiel galio arsenido (GAAoj). Pro tio, GaAs kaj rilataj alojoj prosperas en fotonaj aplikoj sed ne kongruas kun la tradiciaj komplementaj metal-oksidaj duonkonduktaĵoj (CMOS) procezoj uzataj en la produktado de plej multaj elektronikaĵoj. Ĉi tio kaŭzis akran kreskon de iliaj fabrikaj kostoj.
Esploristoj konceptis manieron multe plibonigi preskaŭ-infraruĝan absorbadon en silicio, kio povus konduki al reduktoj de kosto de altfrekvencaj fotonaj aparatoj, kaj esplora teamo de UC Davis pioniras novan strategion por tre plibonigi malpezan absorbadon en siliciaj maldikaj filmoj. En ilia plej nova papero ĉe Altnivela Fotona Nexus, ili montras por la unua fojo eksperimentan pruvon de silicio-bazita fotodetektilo kun malpezaj mikro-mikro-kaj nano-surfacaj strukturoj, atingante senprecedencajn plibonigojn kompareblajn al GaAs kaj aliaj III-V-grupaj duonkonduktaĵoj. La fotodetektilo konsistas el mikron-dika cilindra silicia plato metita sur izolan substraton, kun metalaj "fingroj" etendiĝantaj laŭ fingro-forka modo de la kontakta metalo ĉe la supro de la plato. Grave, la malglata silicio estas plenigita per cirklaj truoj aranĝitaj en perioda ŝablono, kiuj agas kiel fotaj kaptaj lokoj. La entuta strukturo de la aparato kaŭzas, ke la normale incidenta lumo fleksiĝas je preskaŭ 90 ° kiam ĝi trafas la surfacon, permesante al ĝi disvastiĝi laterale laŭ la SI -ebeno. Ĉi tiuj flankaj disvastigaj reĝimoj pliigas la longon de la vojaĝo de lumo kaj efike malrapidigas ĝin, kaŭzante pli da malpezaj interagoj kaj tiel pliigis absorbadon.
La esploristoj ankaŭ faris optikajn simuladojn kaj teoriajn analizojn por pli bone kompreni la efikojn de fotono -kaptaj strukturoj, kaj faris plurajn eksperimentojn komparante fotodetektilojn kun kaj sen ili. Ili trovis, ke fotono -kapto kaŭzis signifan plibonigon de larĝbenda absorba efikeco en la NIR -spektro, restante super 68% kun pinto de 86%. Menciindas, ke en la proksima infraruĝa bando, la absorba koeficiento de la fotodetektilo de fotonoj estas plurfoje pli alta ol tiu de ordinara silicio, superante gallium -arsenidon. Krome, kvankam la proponita dezajno estas por 1μm dikaj silikaj platoj, simuladoj de 30 nm kaj 100 nm siliciaj filmoj kongruaj kun CMOS -elektroniko montras similan plibonigitan agadon.
Entute, la rezultoj de ĉi tiu studo pruvas promesplenan strategion por plibonigi la agadon de silici-bazitaj fotodetektiloj en emerĝaj fotonaj aplikoj. Alta absorbo povas esti atingita eĉ en ultra-maldikaj siliciaj tavoloj, kaj la parazita kapacitanco de la cirkvito povas esti malalta, kio estas kritika en altrapidaj sistemoj. Krome, la proponita metodo kongruas kun modernaj CMOS -fabrikaj procezoj kaj tial havas la potencialon revolucii la manieron kiel optoelektroniko estas integrigita en tradiciaj cirkvitoj. Ĉi tio siavice povus malfermi la vojon al substancaj saltoj en atingeblaj ultrarapidaj komputilaj retoj kaj bildiga teknologio.
Afiŝotempo: Nov-12-2024