Titun ọna ẹrọ titinrin ohun alumọni photodetector
Awọn ẹya fọtoyiya ni a lo lati jẹki gbigba ina ni tinrinohun alumọni photodetectors
Awọn ọna ẹrọ Photonic nyara ni iyara ni ọpọlọpọ awọn ohun elo ti n yọ jade, pẹlu awọn ibaraẹnisọrọ opiti, imọ liDAR, ati aworan iṣoogun. Bibẹẹkọ, isọdọmọ kaakiri ti photonics ni awọn solusan imọ-ẹrọ iwaju da lori idiyele iṣelọpọfotodetectors, eyiti o da lori pupọ julọ lori iru semikondokito ti a lo fun idi yẹn.
Ni aṣa, silikoni (Si) ti jẹ semikondokito ti o ga julọ julọ ni ile-iṣẹ itanna, tobẹẹ ti ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ ti dagba ni ayika ohun elo yii. Laanu, Si ni alafodipalẹ gbigba ina ti ko lagbara ni isunmọ infurarẹẹdi (NIR) spectrum ti a fiwewe si awọn semikondokito miiran bii gallium arsenide (GaAs). Nitori eyi, awọn GaAs ati awọn ohun elo ti o jọmọ n ṣe rere ni awọn ohun elo photonic ṣugbọn ko ni ibamu pẹlu awọn ilana imudara atọwọdọwọ irin-oxide semikondokito (CMOS) ti a lo ninu iṣelọpọ ti ẹrọ itanna pupọ julọ. Eyi yori si ilosoke didasilẹ ninu awọn idiyele iṣelọpọ wọn.
Awọn oniwadi ti ṣe agbekalẹ ọna lati mu imudara isunmọ-infurarẹẹdi pọ si ni ohun alumọni, eyiti o le ja si awọn idinku idiyele ninu awọn ẹrọ photonic ti o ga julọ, ati pe ẹgbẹ iwadii UC Davis n ṣe aṣaaju ilana tuntun lati mu imudara ina pọ si ni awọn fiimu tinrin silikoni. Ninu iwe tuntun wọn ni Nesusi Photonics To ti ni ilọsiwaju, wọn ṣe afihan fun igba akọkọ iṣafihan esiperimenta ti olutọpa ti o da lori ohun alumọni pẹlu micro yiya ina-ati awọn ẹya nano-dada, ṣiṣe aṣeyọri awọn ilọsiwaju iṣẹ ṣiṣe ti a ko ri tẹlẹ ti o jọra si GaAs ati awọn semikondokito ẹgbẹ III-V miiran . Oluyẹwo naa ni awo ohun alumọni ti o nipọn micron ti o nipọn ti a gbe sori sobusitireti idabobo, pẹlu “awọn ika” irin ti o fa ni aṣa orita ika lati irin olubasọrọ ni oke awo naa. Ni pataki, ohun alumọni lumpy ti kun pẹlu awọn ihò iyika ti a ṣeto sinu ilana igbakọọkan ti o ṣiṣẹ bi awọn aaye gbigba fọtonu. Eto gbogbogbo ti ẹrọ naa jẹ ki ina isẹlẹ deede lati tẹ nipasẹ fere 90° nigbati o ba de ilẹ, ti o jẹ ki o tan ni ita lẹba ọkọ ofurufu Si. Awọn ipo itọka ita wọnyi ṣe alekun gigun ti irin-ajo ina ati fa fifalẹ ni imunadoko, ti o yori si awọn ibaraenisepo ọrọ-ina diẹ sii ati nitorinaa alekun gbigba.
Awọn oniwadi naa tun ṣe awọn iṣeṣiro opiti ati awọn itupalẹ imọ-jinlẹ lati ni oye daradara awọn ipa ti awọn ẹya imudani fọto, ati ṣe ọpọlọpọ awọn adanwo ti o ṣe afiwe awọn olutọpa pẹlu ati laisi wọn. Wọn rii pe gbigba fọtonu yori si ilọsiwaju pataki ni ṣiṣe imudara gbigba gbohungbohun ni irisi NIR, ti o duro loke 68% pẹlu tente oke ti 86%. O tọ lati ṣe akiyesi pe ni ẹgbẹ infurarẹẹdi ti o sunmọ, olùsọdipúpọ gbigba ti olutọpa fọtoyiya fọto jẹ ni igba pupọ ti o ga ju ti ohun alumọni lasan, ti o kọja gallium arsenide. Ni afikun, botilẹjẹpe apẹrẹ ti a dabaa jẹ fun awọn awo ohun alumọni ti o nipọn 1μm, awọn iṣeṣiro ti 30 nm ati awọn fiimu silikoni 100 nm ti o ni ibamu pẹlu ẹrọ itanna CMOS ṣe afihan iṣẹ imudara iru.
Iwoye, awọn abajade iwadi yii ṣe afihan ilana ti o ni ileri fun imudarasi iṣẹ ti awọn olutọpa ti o da lori silikoni ni awọn ohun elo photonics ti o njade. Gbigba giga le ṣee ṣe paapaa ni awọn fẹlẹfẹlẹ ohun alumọni ultra-tinrin, ati agbara parasitic ti Circuit le jẹ kekere, eyiti o ṣe pataki ni awọn eto iyara-giga. Ni afikun, ọna ti a dabaa ni ibamu pẹlu awọn ilana iṣelọpọ CMOS ode oni ati nitorinaa o ni agbara lati ṣe iyipada ọna ti optoelectronics ti ṣepọ sinu awọn iyika ibile. Eyi, ni ọna, le ṣe ọna fun awọn fifo nla ni awọn nẹtiwọọki kọnputa ultrafast ti ifarada ati imọ-ẹrọ aworan.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu kọkanla-12-2024