Teknolojia mpya ya Photodetector nyembamba ya Silicon

Teknolojia mpya yaPhotodetector nyembamba ya silicon
Miundo ya kukamata ya Photon hutumiwa kuongeza ngozi nyepesi katika nyembambaPhotodetectors za Silicon
Mifumo ya Photonic inapata haraka traction katika matumizi mengi yanayoibuka, pamoja na mawasiliano ya macho, hisia za LIDAR, na mawazo ya matibabu. Walakini, kupitishwa kwa upigaji picha katika suluhisho za uhandisi za baadaye inategemea gharama ya utengenezajiPhotodetectors, ambayo kwa upande wake inategemea sana aina ya semiconductor inayotumiwa kwa kusudi hilo.
Kijadi, silicon (SI) imekuwa semiconductor ya kawaida zaidi katika tasnia ya umeme, kiasi kwamba viwanda vingi vimekomaa karibu na nyenzo hii. Kwa bahati mbaya, SI ina mgawo dhaifu wa kunyonya mwanga katika wigo wa karibu wa infrared (NIR) ikilinganishwa na semiconductors zingine kama vile gallium arsenide (GAAS). Kwa sababu ya hii, GAAs na aloi zinazohusiana zinafanikiwa katika matumizi ya picha lakini haziendani na michakato ya jadi ya chuma-oksidi semiconductor (CMOS) inayotumika katika utengenezaji wa vifaa vya elektroniki. Hii ilisababisha kuongezeka kwa kasi kwa gharama zao za utengenezaji.
Watafiti wameandaa njia ya kuongeza sana kunyonya kwa infrared katika silicon, ambayo inaweza kusababisha kupungua kwa gharama katika vifaa vya juu vya utendaji wa picha, na timu ya utafiti ya UC Davis inafanya upainia mkakati mpya wa kuboresha sana kunyonya kwa filamu nyembamba za silicon. Kwenye karatasi yao ya hivi karibuni katika Nexus ya Advanced Photonics, zinaonyesha kwa mara ya kwanza maonyesho ya majaribio ya picha ya msingi wa silicon na muundo wa kukamata nyepesi-na muundo wa uso wa nano, kufikia maboresho ya utendaji yasiyokuwa ya kawaida kulinganishwa na GAAS na semiconductors zingine za III-V. Photodetector ina sahani ya silicon ya silicon ya micron-nene iliyowekwa kwenye sehemu ndogo ya kuhami, na "vidole" vya chuma vinaenea kwa mtindo wa kidole kutoka kwa chuma cha mawasiliano juu ya sahani. Kwa kweli, silicon ya lumpy imejazwa na mashimo ya mviringo yaliyopangwa katika muundo wa mara kwa mara ambao hufanya kama tovuti za kukamata picha. Muundo wa jumla wa kifaa husababisha mwanga wa kawaida wa tukio kuinama kwa karibu 90 ° wakati unapiga uso, na kuiruhusu kueneza baadaye kwenye ndege ya Si. Njia hizi za uenezi wa baadaye huongeza urefu wa kusafiri kwa Mwanga na kuipunguza kwa ufanisi, na kusababisha mwingiliano zaidi wa mambo na hivyo kuongezeka kwa kunyonya.
Watafiti pia walifanya muhtasari wa macho na uchambuzi wa kinadharia ili kuelewa vyema athari za miundo ya kukamata picha, na walifanya majaribio kadhaa kulinganisha picha za picha na bila wao. Waligundua kuwa kukamata Photon kulisababisha uboreshaji mkubwa katika ufanisi wa kunyonya kwa barabara kuu katika wigo wa NIR, kukaa juu ya 68% na kilele cha 86%. Inafaa kuzingatia kwamba katika bendi ya karibu ya infrared, mgawo wa kunyonya wa Photon Capture Photodetector ni mara kadhaa juu kuliko ile ya silicon ya kawaida, inayozidi gallium arsenide. Kwa kuongezea, ingawa muundo uliopendekezwa ni wa sahani za silicon nene 1μm, simu za filamu 30 nm na 100 nm silicon zinazoendana na vifaa vya elektroniki vya CMOS zinaonyesha utendaji sawa ulioboreshwa.
Kwa jumla, matokeo ya utafiti huu yanaonyesha mkakati wa kuahidi wa kuboresha utendaji wa picha za msingi wa silicon katika matumizi ya picha zinazoibuka. Unyonyaji mkubwa unaweza kupatikana hata katika tabaka za silicon nyembamba-nyembamba, na uwezo wa vimelea wa mzunguko unaweza kuwekwa chini, ambayo ni muhimu katika mifumo ya kasi kubwa. Kwa kuongezea, njia iliyopendekezwa inaendana na michakato ya kisasa ya utengenezaji wa CMOS na kwa hivyo ina uwezo wa kubadilisha njia ya optoelectronics imeunganishwa katika mizunguko ya jadi. Hii, kwa upande wake, inaweza kuweka njia ya kiwango kikubwa katika mitandao ya kompyuta ya bei nafuu na teknolojia ya kufikiria.