Bag-ong teknolohiya sa manipis nga silicon photodetector

Bag-ong teknolohiya samanipis nga silicon photodetector
Ang mga istruktura sa pagkuha sa photon gigamit aron mapauswag ang pagsuyup sa kahayag sa manipismga silikon nga photodetector
Ang mga sistema sa photonic paspas nga nakakuha og traksyon sa daghang mga nag-uswag nga aplikasyon, lakip ang optical nga komunikasyon, liDAR sensing, ug medikal nga imaging. Bisan pa, ang kaylap nga pagsagop sa mga photonic sa umaabot nga mga solusyon sa engineering nagdepende sa gasto sa paghimomga photodetector, nga sa baylo nagdepende sa kadaghanan sa tipo sa semiconductor nga gigamit alang sa kana nga katuyoan.
Sa naandan, ang silicon (Si) mao ang labing ubiquitous nga semiconductor sa industriya sa elektroniko, mao nga kadaghanan sa mga industriya nahamtong sa palibot niini nga materyal. Ikasubo, ang Si adunay medyo huyang nga light absorption coefficient sa duol nga infrared (NIR) spectrum kon itandi sa ubang mga semiconductors sama sa gallium arsenide (GaAs). Tungod niini, ang mga GaA ug mga kalambigit nga mga haluang metal nag-uswag sa mga aplikasyon sa photonic apan dili tugma sa tradisyonal nga komplementaryong metal-oxide semiconductor (CMOS) nga mga proseso nga gigamit sa paghimo sa kadaghanan nga mga elektroniko. Kini misangpot sa usa ka mahait nga pagtaas sa ilang mga gasto sa paggama.
Naghimo ang mga tigdukiduki og usa ka paagi aron mapauswag pag-ayo ang hapit-infrared nga pagsuyup sa silicon, nga mahimong mosangput sa pagkunhod sa gasto sa mga high-performance nga photonic nga aparato, ug usa ka team sa panukiduki sa UC Davis ang nagpayunir sa usa ka bag-ong estratehiya aron mapauswag pag-ayo ang pagsuyup sa kahayag sa mga manipis nga pelikula sa silicon. Sa ilang pinakabag-o nga papel sa Advanced Photonics Nexus, gipakita nila sa unang higayon ang usa ka eksperimento nga demonstrasyon sa usa ka silicon-based nga photodetector nga adunay light-capturing micro - ug nano-surface nga mga istruktura, nga nakab-ot ang wala'y nahimo nga pag-uswag sa performance nga ikatandi sa GaAs ug uban pang III-V group semiconductors. . Ang photodetector naglangkob sa usa ka micron-baga nga cylindrical silicon plate nga gibutang sa usa ka insulating substrate, nga adunay metal nga "mga tudlo" nga naglugway sa usa ka finger-fork fashion gikan sa contact metal sa ibabaw sa plato. Importante, ang lumpy nga silicon napuno sa mga lingin nga mga buho nga gihan-ay sa usa ka periodic pattern nga naglihok isip photon capture sites. Ang kinatibuk-ang istruktura sa aparato hinungdan nga ang kasagarang insidente nga kahayag moliko sa hapit 90 ° kung kini moigo sa ibabaw, nga gitugotan kini nga mokaylap sa lateral ubay sa eroplano sa Si. Kini nga mga lateral propagation mode nagdugang sa gitas-on sa pagbiyahe sa kahayag ug epektibo nga nagpahinay niini, nga nagdala sa dugang nga interaksyon sa light-matter ug sa ingon nagdugang ang pagsuyup.
Ang mga tigdukiduki nagpahigayon usab og optical simulation ug theoretical analysis aron mas masabtan ang mga epekto sa photon capture structures, ug nagpahigayon og daghang mga eksperimento nga nagtandi sa mga photodetector nga adunay ug wala kanila. Nakita nila nga ang pagdakop sa photon misangpot sa usa ka mahinungdanon nga pag-uswag sa kahusayan sa pagsuyup sa broadband sa NIR spectrum, nga nagpabilin nga labaw sa 68% nga adunay peak nga 86%. Angay nga matikdan nga sa duol nga infrared band, ang absorption coefficient sa photon capture photodetector daghang beses nga mas taas kaysa sa ordinaryo nga silicon, nga milapas sa gallium arsenide. Dugang pa, bisan kung ang gisugyot nga disenyo alang sa 1μm nga gibag-on nga silicon plate, ang mga simulation sa 30 nm ug 100 nm silicon nga mga pelikula nga nahiuyon sa CMOS electronics nagpakita sa parehas nga gipauswag nga pasundayag.
Sa kinatibuk-an, ang mga resulta niini nga pagtuon nagpakita sa usa ka promising nga estratehiya alang sa pagpalambo sa performance sa silicon-based photodetector sa emerging photonics aplikasyon. Ang taas nga pagsuyup mahimong makab-ot bisan sa ultra-manipis nga mga lut-od sa silicon, ug ang parasitic capacitance sa sirkito mahimong magpabilin nga ubos, nga kritikal sa mga high-speed nga sistema. Dugang pa, ang gisugyot nga pamaagi nahiuyon sa modernong mga proseso sa paghimo sa CMOS ug busa adunay potensyal nga mabag-o ang paagi nga ang optoelectronics gisagol sa tradisyonal nga mga sirkito. Kini, sa baylo, mahimong maghatag dalan alang sa daghang mga paglukso sa barato nga ultrafast nga mga network sa kompyuter ug teknolohiya sa imaging.