Nei Technologie vundënn Silizium Photodetektor
Photon Capture Strukture gi benotzt fir d'Liichtabsorptioun an dënnen ze verbesserenSilizium Photodetektoren
Photonesch Systemer gewannen séier Traktioun a villen opkomende Applikatiounen, dorënner optesch Kommunikatioun, LiDAR Sensing, a medizinesch Imaging. Wéi och ëmmer, déi verbreet Adoptioun vu Photonik an zukünfteg Ingenieursléisungen hänkt vun de Käschte vun der Fabrikatioun ofphotodetectors, wat am Tour haaptsächlech vun der Aart vun Halbleiter hänkt, déi fir dësen Zweck benotzt gëtt.
Traditionell ass Silizium (Si) den allgemengsten Halbleiter an der Elektronikindustrie, sou vill datt déi meescht Industrien ronderëm dëst Material reift. Leider huet Si e relativ schwaache Liichtabsorptiounskoeffizient am Noper Infrarout (NIR) Spektrum am Verglach mat anere Hallefleit wéi Galliumarsenid (GaAs). Dowéinst fléien GaAs a verwandte Legierungen a photoneschen Uwendungen awer si sinn net kompatibel mat den traditionelle komplementäre Metalloxid Hallefleit (CMOS) Prozesser, déi an der Produktioun vun de meeschte Elektronik benotzt ginn. Dëst huet zu enger schaarfer Erhéijung vun hire Fabrikatiounskäschte gefouert.
D'Fuerscher hunn e Wee entwéckelt fir d'Nop-Infrarout-Absorptioun am Silizium staark ze verbesseren, wat zu Käschtereduktioune bei héich performante photonesche Geräter kéint féieren, an en UC Davis Fuerschungsteam pionéiert eng nei Strategie fir d'Liichtabsorptioun an dënnem Siliziumfilmer staark ze verbesseren. An hirem leschte Pabeier bei Advanced Photonics Nexus demonstréieren si fir d'éischte Kéier eng experimentell Demonstratioun vun engem Silizium-baséierte Photodetektor mat Liichtfangende Mikro- an Nano-Uewerflächenstrukturen, fir onendlech Leeschtungsverbesserunge vergläichbar mat GaAs an aner III-V Grupp Hallefleit z'erreechen. . De Photodetektor besteet aus enger mikron-décker zylindrescher Siliziumplack, déi op engem isoléierende Substrat plazéiert ass, mat Metall "Fangeren", déi sech op eng Fanger-Gabel-Moud aus dem Kontaktmetall uewen op der Plack verlängeren. Wichteg ass, datt de lumpy Silizium mat kreesfërmege Lächer gefüllt ass, déi an engem periodesche Muster arrangéiert sinn, déi als Photonfangsplazen handelen. D'Gesamtstruktur vum Apparat bewierkt datt d'normale Luucht ëm bal 90 ° béien wann et op d'Uewerfläch trëfft, wat et erlaabt lateral laanscht de Si Fliger ze propagéieren. Dës lateral Ausbreedungsmodi erhéijen d'Längt vum Liichtrees an effektiv verlangsamen, wat zu méi Liicht-Matière Interaktiounen féiert an doduerch eng erhéicht Absorptioun.
D'Fuerscher hunn och optesch Simulatiounen an theoretesch Analysen duerchgefouert fir d'Effekter vu Photonfangstrukturen besser ze verstoen, an hunn e puer Experimenter gemaach fir Photodetektoren mat an ouni hinnen ze vergläichen. Si hunn erausfonnt datt Photonenfanger zu enger bedeitender Verbesserung vun der Breetbandabsorptiounseffizienz am NIR Spektrum gefouert huet, iwwer 68% mat engem Peak vun 86% bleift. Et ass derwäert ze bemierken datt an der noer Infraroutband den Absorptiounskoeffizient vum Photon Capture Photodetektor e puer Mol méi héich ass wéi dee vum gewéinleche Silizium, méi wéi Galliumarsenid. Zousätzlech, obwuel de proposéierten Design fir 1μm déck Siliziumplacke ass, weisen Simulatioune vun 30 nm an 100 nm Siliziumfilmer kompatibel mat CMOS Elektronik ähnlech verbessert Leeschtung.
Allgemeng weisen d'Resultater vun dëser Etude eng verspriechend Strategie fir d'Performance vu Silizium-baséiert Photodetektoren an opkomende Photonik Uwendungen ze verbesseren. Héich Absorptioun kann och an ultra-dënnen Siliziumschichten erreecht ginn, an d'parasitär Kapazitéit vum Circuit kann niddereg gehale ginn, wat kritesch ass an Héichgeschwindegkeetssystemer. Zousätzlech ass déi proposéiert Method kompatibel mat modernen CMOS-Fabrikatiounsprozesser an huet dofir d'Potenzial fir d'Art a Weis wéi d'Optoelektronik an traditionelle Circuiten integréiert ass, ze revolutionéieren. Dëst, ofwiesselnd, kéint de Wee fir substantiell Spréng a bezuelbare ultraschnell Computernetzwierker an Imaging Technologie opmaachen.
Post Zäit: Nov-12-2024