Tinrin fiimu litiumu niobate (LN) photodetector

Tinrin fiimu litiumu niobate (LN) photodetector

Lithium niobate (LN) ni eto gara alailẹgbẹ ati awọn ipa ti ara ọlọrọ, gẹgẹbi awọn ipa aiṣedeede, awọn ipa elekitiro-opiti, awọn ipa pyroelectric, ati awọn ipa piezoelectric. Ni akoko kanna, o ni awọn anfani ti fifẹ window akoyawo opitika ati iduroṣinṣin igba pipẹ. Awọn abuda wọnyi jẹ ki LN jẹ pẹpẹ pataki fun iran tuntun ti awọn fọto ti a ṣepọ. Ninu awọn ẹrọ opitika ati awọn ọna ẹrọ optoelectronic, awọn abuda ti LN le pese awọn iṣẹ ọlọrọ ati iṣẹ ṣiṣe, igbega idagbasoke ti ibaraẹnisọrọ opiti, iširo opiti, ati awọn aaye oye opiti. Sibẹsibẹ, nitori ailagbara gbigba ati awọn ohun-ini idabobo ti lithium niobate, ohun elo imudara ti lithium niobate tun dojukọ iṣoro wiwa ti o nira. Ni awọn ọdun aipẹ, awọn ijabọ ni aaye yii ni akọkọ pẹlu awọn olutọpa ti irẹpọ igbi igbi ati awọn olutọpa fọto heterojunction.
Photodetector ese ti igbi waveguide ti o da lori litiumu niobate nigbagbogbo ni idojukọ lori ibaraẹnisọrọ opiti C-band (1525-1565nm). Ni awọn ofin iṣẹ, LN ni akọkọ ṣe ipa ti awọn igbi itọsọna, lakoko ti iṣẹ wiwa optoelectronic da lori awọn semikondokito bii ohun alumọni, ẹgbẹ III-V ẹgbẹ dín bandgap semiconductors, ati awọn ohun elo onisẹpo meji. Ninu iru faaji, ina ti wa ni tan kaakiri nipasẹ lithium niobate opitika waveguides pẹlu pipadanu kekere, ati lẹhinna gba nipasẹ awọn ohun elo semikondokito miiran ti o da lori awọn ipa fọtoelectric (gẹgẹbi photoconductivity tabi awọn ipa fọtovoltaic) lati mu ifọkansi ti ngbe ati yi pada sinu awọn ifihan agbara itanna fun iṣelọpọ. Awọn anfani jẹ bandiwidi iṣẹ giga (~ GHz), foliteji iṣẹ kekere, iwọn kekere, ati ibaramu pẹlu iṣọpọ chirún photonic. Bibẹẹkọ, nitori iyapa aaye ti lithium niobate ati awọn ohun elo semikondokito, botilẹjẹpe ọkọọkan wọn ṣe awọn iṣẹ tirẹ, LN nikan ni ipa ninu itọsọna awọn igbi ati awọn ohun-ini ajeji miiran ti o dara julọ ko ti lo daradara. Awọn ohun elo semikondokito nikan ṣe ipa kan ninu iyipada fọtoelectric ati aini isọdọkan ibaramu pẹlu ara wọn, ti o mu ki ẹgbẹ iṣiṣẹ lopin kan. Ni awọn ofin imuse kan pato, idapọ ti ina lati orisun ina si litiumu niobate opitika waveguide awọn abajade ni awọn adanu nla ati awọn ibeere ilana to muna. Ni afikun, agbara opiti gangan ti ina ti a fi si ori ikanni ẹrọ semikondokito ni agbegbe isọpọ ni o ṣoro lati ṣe iwọntunwọnsi, eyiti o ṣe idiwọ iṣẹ wiwa rẹ.
Ibilefotodetectorsti a lo fun awọn ohun elo aworan jẹ igbagbogbo da lori awọn ohun elo semikondokito. Nitorinaa, fun lithium niobate, oṣuwọn gbigba ina kekere rẹ ati awọn ohun-ini idabobo jẹ ki o laiseaniani ko ṣe ojurere nipasẹ awọn oniwadi photodetector, ati paapaa aaye ti o nira ni aaye naa. Bibẹẹkọ, idagbasoke ti imọ-ẹrọ heterojunction ni awọn ọdun aipẹ ti mu ireti wa si iwadii ti lithium niobate orisun photodetectors. Awọn ohun elo miiran pẹlu gbigba ina to lagbara tabi iṣiṣẹ adaṣe to dara julọ le ṣepọ ni ilopọ pẹlu lithium niobate lati sanpada fun awọn ailagbara rẹ. Ni akoko kanna, polarization lẹẹkọkan nfa awọn abuda pyroelectric ti lithium niobate nitori anisotropy igbekale rẹ le jẹ iṣakoso nipasẹ yiyipada si ooru labẹ itanna ina, nitorinaa yiyipada awọn abuda pyroelectric fun wiwa optoelectronic. Ipa gbigbona yii ni awọn anfani ti fifẹ ati awakọ ti ara ẹni, ati pe o le ni ibamu daradara ati dapọ pẹlu awọn ohun elo miiran. Lilo imuṣiṣẹpọ ti igbona ati awọn ipa fọtoelectric ti ṣii akoko tuntun fun awọn olutọpa orisun lithium niobate, awọn ẹrọ ti n muu ṣiṣẹ lati darapo awọn anfani ti awọn ipa mejeeji. Ati lati ṣe soke fun awọn ailagbara ati ki o se aseyori tobaramu Integration ti awọn anfani, O ti wa ni a iwadi hotspot ni odun to šẹšẹ. Ni afikun, iṣamulo ti ion gbin, imọ-ẹrọ ẹgbẹ, ati imọ-ẹrọ abawọn tun jẹ yiyan ti o dara lati yanju iṣoro ti wiwa lithium niobate. Bibẹẹkọ, nitori iṣoro sisẹ giga ti litiumu niobate, aaye yii tun dojukọ awọn italaya nla bii isọpọ kekere, awọn ẹrọ aworan aworan ati awọn eto, ati iṣẹ ṣiṣe ti ko to, eyiti o ni iye iwadii nla ati aaye.

Nọmba 1, ni lilo awọn ipinlẹ agbara abawọn laarin bandgap LN gẹgẹbi awọn ile-iṣẹ oluranlọwọ elekitironi, awọn gbigbe idiyele ọfẹ ti wa ni ipilẹṣẹ ni ẹgbẹ idari labẹ itara ina ti o han. Ti a ṣe afiwe si awọn olutọpa LN pyroelectric ti iṣaaju, eyiti o jẹ opin ni igbagbogbo si iyara esi ti o to 100Hz, eyiLN fotodetectorni iyara esi ti o yara to 10kHz. Nibayi, ninu iṣẹ yii, a ṣe afihan pe iṣuu magnẹsia ion doped LN le ṣe aṣeyọri awose ina ita pẹlu idahun ti o to 10kHz. Iṣẹ yii ṣe agbega iwadi lori iṣẹ-giga atiga-iyara LN photodetectorsni awọn ikole ti ni kikun iṣẹ-ṣiṣe nikan-ërún ese LN photonic awọn eerun igi.
Ni akojọpọ, aaye iwadi titinrin fiimu litiumu niobate photodetectorsni pataki ijinle sayensi pataki ati ki o tobi pupo ilowo ohun elo. Ni ọjọ iwaju, pẹlu idagbasoke ti imọ-ẹrọ ati jinlẹ ti iwadii, awọn olutọpa fọto lithium niobate (LN) tinrin yoo dagbasoke si isọpọ giga. Apapọ awọn ọna Integration ti o yatọ lati ṣaṣeyọri iṣẹ ṣiṣe giga, idahun iyara, ati fifẹ fifẹ tinrin fiimu litiumu niobate photodetectors ni gbogbo awọn aaye yoo di otitọ, eyiti yoo ṣe igbega pupọ si idagbasoke ti iṣọpọ on-chip ati awọn aaye oye oye, ati pese awọn aye diẹ sii fun iran tuntun ti awọn ohun elo photonics.