teknologi anyar sakafotodetektor silikon tipis
Struktur panangkepan foton digunakake kanggo nambah panyerepan cahya kanthi tipissilikon photodetector
Sistem fotonik kanthi cepet entuk daya tarik ing akeh aplikasi sing muncul, kalebu komunikasi optik, liDAR sensing, lan pencitraan medis. Nanging, panggunaan fotonik ing solusi teknik mbesuk gumantung saka biaya manufakturfotodetektor, sing gumantung banget marang jinis semikonduktor sing digunakake kanggo tujuan kasebut.
Sacara tradisional, silikon (Si) wis dadi semikonduktor paling umum ing industri elektronik, saengga umume industri wis diwasa ing babagan materi iki. Sayange, Si nduweni koefisien panyerepan cahya sing relatif lemah ing spektrum inframerah cedhak (NIR) dibandhingake semikonduktor liyane kayata gallium arsenide (GaAs). Amarga iki, GaAs lan paduan sing gegandhengan berkembang ing aplikasi fotonik nanging ora kompatibel karo proses semikonduktor oksida logam (CMOS) pelengkap tradisional sing digunakake ing produksi paling elektronik. Iki mimpin kanggo Tambah cetha ing biaya produksi.
Peneliti wis nyipta cara kanggo nemen nambah panyerepan near-infrared ing silikon, kang bisa mimpin kanggo pangirangan biaya piranti photonic kinerja dhuwur, lan tim riset UC Davis pionir strategi anyar kanggo nemen nambah panyerepan cahya ing silikon film tipis. Ing makalah paling anyar ing Advanced Photonics Nexus, padha nduduhake kanggo pisanan demonstrasi eksperimen fotodetektor basis silikon kanthi struktur mikro-lan permukaan nano sing njupuk cahya, entuk dandan kinerja sing durung tau ana sadurunge kaya GaAs lan semikonduktor klompok III-V liyane. . Photodetector kasusun saka piring silinder silinder micron-nglukis diselehake ing landasan insulating, karo logam "driji" ndawakake ing fashion driji-garpu saka logam kontak ing ndhuwur piring. Sing penting, silikon gumpalan diisi bolongan bunder sing disusun kanthi pola périodik sing dadi situs panangkepan foton. Struktur sakabèhé piranti kasebut nyebabake cahya sing biasane kedadean mlengkung meh 90 ° nalika tekan lumahing, saéngga bisa nyebar lateral ing sadawane bidang Si. Mode panyebaran lateral iki nambah dawa perjalanan cahya lan kanthi efektif alon-alon, nyebabake interaksi materi cahya luwih akeh lan kanthi mangkono nambah panyerepan.
Peneliti uga nganakake simulasi optik lan analisis teoretis kanggo luwih ngerti efek saka struktur panangkepan foton, lan nindakake sawetara eksperimen mbandhingake fotodetektor kanthi lan tanpa. Dheweke nemokake manawa panangkepan foton nyebabake paningkatan efisiensi panyerepan broadband ing spektrum NIR, tetep ing ndhuwur 68% kanthi puncak 86%. Wigati dicathet yen ing pita inframerah cedhak, koefisien panyerepan saka photodetector panangkepan foton kaping pirang-pirang luwih dhuwur tinimbang silikon biasa, ngluwihi gallium arsenide. Kajaba iku, sanajan desain sing diusulake kanggo piring silikon kandel 1μm, simulasi film silikon 30 nm lan 100 nm sing kompatibel karo elektronik CMOS nuduhake kinerja sing padha.
Sakabèhé, asil panaliten iki nduduhake strategi sing janjeni kanggo ningkatake kinerja fotodetektor basis silikon ing aplikasi fotonik sing berkembang. Panyerepan dhuwur bisa digayuh sanajan ing lapisan silikon ultra-tipis, lan kapasitansi parasit sirkuit bisa katahan kurang, sing kritis ing sistem kacepetan dhuwur. Kajaba iku, metode sing diusulake kompatibel karo proses manufaktur CMOS modern lan mulane duweni potensi kanggo ngowahi revolusi cara optoelektronik digabungake menyang sirkuit tradisional. Iki, ing siji, bisa mbukak dalan kanggo lompatan substansial ing terjangkau jaringan komputer ultrafast lan teknologi imaging.
Wektu kirim: Nov-12-2024