Nije technology fan tinne silisium fotodetektor

Nije technology fantinne silisium fotodetektor
Fotonopfangstruktueren wurde brûkt om ljochtabsorption yn tinne te ferbetterjensilisium fotodetektors
Fotonyske systemen winne rap traksje yn in protte opkommende applikaasjes, ynklusyf optyske kommunikaasje, liDAR-sensing, en medyske ôfbylding. De wiidferspraat oannimmen fan fotonika yn takomstige technykoplossingen hinget lykwols ôf fan 'e kosten fan fabrikaazjefotodetektors, dy't op syn beurt foar in grut part ôfhinklik is fan it type healgeleider dat foar dat doel brûkt wurdt.
Tradysjoneel is silisium (Si) de meast ubiquitous semiconductor west yn 'e elektroanika-yndustry, safolle dat de measte yndustry om dit materiaal rûn binne. Spitigernôch, Si hat in relatyf swak ljocht absorption koëffisjint yn it tichtby ynfraread (NIR) spektrum yn ferliking mei oare semiconductors lykas gallium arsenide (GaAs). Hjirtroch bloeie GaAs en besibbe alloys yn fotonyske tapassingen, mar binne net kompatibel mei de tradisjonele komplementêre metal-oxide-halfgeleider (CMOS) prosessen brûkt yn 'e produksje fan de measte elektroanika. Dit late ta in skerpe tanimming fan har produksjekosten.
Undersikers hawwe in manier betocht om de absorption fan tichtby ynfraread yn silisium sterk te ferbetterjen, wat kin liede ta kostenreduksjes yn hege prestaasjes fotonyske apparaten, en in ûndersyksteam fan UC Davis pionieret in nije strategy om ljochtabsorption yn silisium tinne films sterk te ferbetterjen. Yn har lêste papier by Advanced Photonics Nexus demonstrearje se foar it earst in eksperimintele demonstraasje fan in silisium-basearre fotodetektor mei ljocht-fangende mikro- en nano-oerflakstruktueren, it realisearjen fan ungewoane prestaasjesferbetterings te fergelykjen mei GaAs en oare III-V groep halfgeleiders . De photodetector bestiet út in mikron-dikke silindryske silisium plaat pleatst op in isolearjende substraat, mei metalen "fingers" útwreidzjen yn in finger-fork moade út it kontakt metaal oan de boppekant fan 'e plaat. Wichtich is dat it klonterige silisium fol is mei sirkelfoarmige gatten, arranzjearre yn in periodyk patroan dy't fungearje as fotonfangstplakken. De algemiene struktuer fan it apparaat feroarsaket dat it normaal ynfallende ljocht mei hast 90 ° bûgt as it it oerflak rekket, wêrtroch't it laterale lâns it Si-fleantúch kin fuortplantsje. Dizze laterale propagaasjemodi fergrutsje de lingte fan 'e reis fan ljocht en fertrage it effektyf, wat liedt ta mear ljocht-stof-ynteraksjes en dus ferhege absorption.
De ûndersikers fierden ek optyske simulaasjes en teoretyske analyzes om de effekten fan fotonfangstrukturen better te begripen, en hawwe ferskate eksperiminten útfierd dy't fotodetektors fergelykje mei en sûnder har. Se fûnen dat fotonfangsten liede ta in signifikante ferbettering fan breedbânabsorption-effisjinsje yn it NIR-spektrum, bliuwt boppe 68% mei in pyk fan 86%. It is de muoite wurdich opskriuwen dat yn de tichtby ynfraread band, de absorption koëffisjint fan photon capture photodetector is ferskate kearen heger as dy fan gewoane silisium, mear as gallium arsenide. Derneist, hoewol it foarstelde ûntwerp is foar 1μm dikke silisiumplaten, simulaasjes fan 30 nm en 100 nm silisiumfilms kompatibel mei CMOS-elektroanika toane ferlykbere ferbettere prestaasjes.
Oer it algemien litte de resultaten fan dizze stúdzje in kânsrike strategy sjen foar it ferbetterjen fan de prestaasjes fan silisium-basearre fotodetektors yn opkommende fotonika-applikaasjes. Hege absorption kin sels yn ultra-tinne silisiumlagen wurde berikt, en de parasitêre kapasiteit fan it circuit kin leech wurde hâlden, wat kritysk is yn systemen mei hege snelheid. Derneist is de foarstelde metoade kompatibel mei moderne CMOS-produksjeprosessen en hat dêrom it potensjeel om de manier te revolúsjonearjen fan 'e manier wêrop opto-elektroanika yntegreare wurdt yn tradisjonele circuits. Dit kin op syn beurt it paad baan foar substansjele sprongen yn betelbere ultrasnelle kompjûternetwurken en imagingtechnology.


Post tiid: Nov-12-2024