Bag-ong teknolohiya sa nipis nga silicon photodetector

Bag-ong teknolohiya sanipis nga silicon photodetector
Ang mga istruktura sa pagkuha sa photon gigamit aron mapalambo ang pagsuhop sa kahayag sa nipis nga mga tisyu.mga photodetector nga silicon
Ang mga photonic system paspas nga nakakuha og atensyon sa daghang mga bag-ong aplikasyon, lakip ang optical communications, liDAR sensing, ug medical imaging. Bisan pa, ang kaylap nga pagsagop sa photonics sa umaabot nga mga solusyon sa inhenyeriya nagdepende sa gasto sa paggama.mga photodetector, nga sa baylo nagdepende pag-ayo sa klase sa semiconductor nga gigamit alang niana nga katuyoan.
Sa naandan, ang silicon (Si) mao ang labing kaylap nga semiconductor sa industriya sa elektroniko, mao nga kadaghanan sa mga industriya miuswag na base niini nga materyal. Ikasubo, ang Si adunay medyo huyang nga light absorption coefficient sa near infrared (NIR) spectrum kon itandi sa ubang semiconductors sama sa gallium arsenide (GaAs). Tungod niini, ang GaAs ug ang mga may kalabutan nga alloys nag-uswag sa mga aplikasyon sa photonic apan dili compatible sa tradisyonal nga complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) nga mga proseso nga gigamit sa paghimo sa kadaghanan sa mga elektroniko. Kini misangpot sa usa ka mahait nga pagtaas sa ilang mga gasto sa paggama.
Ang mga tigdukiduki nakahimo og paagi aron mapauswag pag-ayo ang near-infrared absorption sa silicon, nga mahimong mosangpot sa pagkunhod sa gasto sa mga high-performance photonic device, ug ang usa ka research team sa UC Davis nagpayunir sa usa ka bag-ong estratehiya aron mapauswag pag-ayo ang light absorption sa silicon thin films. Sa ilang pinakabag-o nga papel sa Advanced Photonics Nexus, ilang gipakita sa unang higayon ang usa ka eksperimental nga demonstrasyon sa usa ka silicon-based photodetector nga adunay light-capturing micro – ug nano-surface structures, nga nakab-ot ang wala pa sukad nga mga kalamboan sa performance nga ikatandi sa GaAs ug uban pang III-V group semiconductors. Ang photodetector gilangkoban sa usa ka micron-thick cylindrical silicon plate nga gibutang sa usa ka insulating substrate, nga adunay metal nga "mga tudlo" nga nag-extend sa usa ka finger-fork fashion gikan sa contact metal sa ibabaw sa plate. Importante, ang lumpy silicon napuno sa mga lingin nga lungag nga gihan-ay sa usa ka periodic pattern nga nagsilbing photon capture sites. Ang kinatibuk-ang istruktura sa device hinungdan nga ang kasagaran nga incident light moliko og hapit 90° kung kini moigo sa nawong, nga nagtugot niini nga mokaylap sa kilid ubay sa Si plane. Kining mga lateral propagation modes nagdugang sa gitas-on sa pagbiyahe sa kahayag ug epektibong nagpahinay niini, nga mosangpot sa dugang nga interaksyon sa kahayag ug butang ug sa ingon nagdugang sa pagsuhop.
Ang mga tigdukiduki nagpahigayon usab og mga optical simulation ug theoretical analyses aron mas masabtan ang mga epekto sa mga istruktura sa photon capture, ug nagpahigayon og daghang mga eksperimento nga nagtandi sa mga photodetector nga adunay ug wala niini. Ilang nakita nga ang photon capture misangpot sa usa ka dakong kalamboan sa broadband absorption efficiency sa NIR spectrum, nga nagpabilin nga labaw sa 68% nga adunay peak nga 86%. Angayan nga matikdan nga sa near infrared band, ang absorption coefficient sa photon capture photodetector daghang beses nga mas taas kaysa sa ordinaryong silicon, nga milabaw sa gallium arsenide. Dugang pa, bisan kung ang gisugyot nga disenyo alang sa 1μm nga gibag-on nga silicon plates, ang mga simulation sa 30 nm ug 100 nm silicon films nga compatible sa CMOS electronics nagpakita sa parehas nga gipauswag nga performance.
Sa kinatibuk-an, ang mga resulta niini nga pagtuon nagpakita sa usa ka maayong estratehiya alang sa pagpauswag sa performance sa mga silicon-based photodetector sa mga bag-ong aplikasyon sa photonics. Ang taas nga absorption makab-ot bisan sa ultra-thin silicon layers, ug ang parasitic capacitance sa circuit mahimong mapadayon nga ubos, nga kritikal sa mga high-speed system. Dugang pa, ang gisugyot nga pamaagi nahiuyon sa modernong mga proseso sa paggama sa CMOS ug busa adunay potensyal nga usbon ang paagi sa pag-integrate sa optoelectronics sa tradisyonal nga mga circuit. Kini, sa baylo, mahimong magbukas sa dalan alang sa dakong mga pag-uswag sa barato nga ultrafast computer networks ug imaging technology.