Kigunduzi cha picha cha lithiamu niobate (LN) chembamba cha filamu
Lithiamu niobati (LN) ina muundo wa kipekee wa fuwele na athari nyingi za kimwili, kama vile athari zisizo za mstari, athari za elektroni-optiki, athari za pyroelekitroliki, na athari za piezoelekitroliki. Wakati huo huo, ina faida za dirisha la uwazi wa macho la bendi pana na utulivu wa muda mrefu. Sifa hizi hufanya LN kuwa jukwaa muhimu kwa kizazi kipya cha fotoniki zilizojumuishwa. Katika vifaa vya macho na mifumo ya optoelectronic, sifa za LN zinaweza kutoa kazi na utendaji mzuri, na kukuza maendeleo ya mawasiliano ya macho, kompyuta ya macho, na nyanja za kuhisi macho. Hata hivyo, kutokana na sifa dhaifu za unyonyaji na insulation za lithiamu niobati, matumizi jumuishi ya lithiamu niobati bado yanakabiliwa na tatizo la ugunduzi mgumu. Katika miaka ya hivi karibuni, ripoti katika uwanja huu zinajumuisha hasa vigunduzi vya picha vilivyojumuishwa vya mwongozo wa mawimbi na vigunduzi vya picha vya heterojunction.
Kigunduzi cha picha kilichounganishwa na mwongozo wa mawimbi kulingana na niobati ya lithiamu kwa kawaida huzingatia bendi ya C ya mawasiliano ya macho (1525-1565nm). Kwa upande wa utendaji, LN hasa hucheza jukumu la mawimbi yanayoongozwa, huku utendaji wa kugundua optoelectronic ukitegemea zaidi semiconductors kama vile silicon, semiconductors nyembamba za bendi ya kundi la III-V, na vifaa vya pande mbili. Katika usanifu kama huo, mwanga hupitishwa kupitia semiconductors za macho za lithiamu niobate zenye hasara ndogo, na kisha kufyonzwa na vifaa vingine vya semiconductor kulingana na athari za fotoelectric (kama vile athari za fotoelectric au fotovoltaic) ili kuongeza mkusanyiko wa carrier na kuibadilisha kuwa mawimbi ya umeme kwa ajili ya kutoa. Faida ni kipimo data cha juu cha uendeshaji (~GHz), volteji ya chini ya uendeshaji, ukubwa mdogo, na utangamano na ujumuishaji wa chipu za fotonike. Hata hivyo, kutokana na utengano wa anga wa vifaa vya lithiamu niobate na semiconductor, ingawa kila kimoja hufanya kazi zake, LN ina jukumu tu katika mawimbi yanayoongoza na sifa zingine bora za kigeni hazijatumika vizuri. Vifaa vya semiconductor vina jukumu tu katika ubadilishaji wa fotoelectric na havina muunganisho unaosaidiana, na kusababisha bendi ndogo ya uendeshaji. Kwa upande wa utekelezaji maalum, muunganisho wa mwanga kutoka chanzo cha mwanga hadi mwongozo wa mawimbi ya macho ya lithiamu niobate husababisha hasara kubwa na mahitaji madhubuti ya mchakato. Kwa kuongezea, nguvu halisi ya mwanga inayoangaziwa kwenye chaneli ya kifaa cha nusu-sekunde katika eneo la muunganisho ni vigumu kuirekebisha, ambayo hupunguza utendaji wake wa kugundua.
Ya jadivigunduzi vya pichaKwa matumizi ya upigaji picha kwa kawaida hutegemea vifaa vya nusu-semiconductor. Kwa hivyo, kwa lithiamu niobate, kiwango chake cha chini cha kunyonya mwanga na sifa za kuhami joto hufanya bila shaka isipendelewe na watafiti wa kigunduzi cha picha, na hata kuwa sehemu ngumu katika uwanja huo. Hata hivyo, maendeleo ya teknolojia ya heterojunction katika miaka ya hivi karibuni yameleta matumaini kwa utafiti wa vigunduzi vya picha vinavyotegemea lithiamu niobate. Vifaa vingine vyenye unyonyaji mkubwa wa mwanga au upitishaji bora wa umeme vinaweza kuunganishwa kwa njia tofauti na lithiamu niobate ili kufidia mapungufu yake. Wakati huo huo, sifa za pyroelectric zinazosababishwa na upolaji wa hiari wa lithiamu niobate kutokana na anisotropi yake ya kimuundo zinaweza kudhibitiwa kwa kubadilishwa kuwa joto chini ya mionzi ya mwanga, na hivyo kubadilisha sifa za pyroelectric kwa ugunduzi wa optoelectronic. Athari hii ya joto ina faida za upana na kujiendesha, na inaweza kujazwa vizuri na kuunganishwa na vifaa vingine. Matumizi sanjari ya athari za joto na fotoelectric yamefungua enzi mpya kwa vigunduzi vya picha vinavyotegemea lithiamu niobate, kuwezesha vifaa kuchanganya faida za athari zote mbili. Na ili kufidia mapungufu na kufikia ujumuishaji kamili wa faida, Ni sehemu muhimu ya utafiti katika miaka ya hivi karibuni. Kwa kuongezea, matumizi ya upandikizaji wa ioni, uhandisi wa bendi, na uhandisi wa kasoro pia ni chaguo zuri la kutatua ugumu wa kugundua niobate ya lithiamu. Hata hivyo, kutokana na ugumu mkubwa wa usindikaji wa niobate ya lithiamu, uwanja huu bado unakabiliwa na changamoto kubwa kama vile ujumuishaji mdogo, vifaa na mifumo ya upigaji picha wa safu, na utendaji duni, ambao una thamani kubwa ya utafiti na nafasi.
Mchoro 1, kwa kutumia hali ya nishati yenye kasoro ndani ya pengo la bendi ya LN kama vituo vya wafadhili wa elektroni, wabebaji wa chaji bila malipo huzalishwa katika bendi ya upitishaji chini ya msisimko wa mwanga unaoonekana. Ikilinganishwa na vigunduzi vya awali vya LN vya pyroelectric, ambavyo kwa kawaida vilikuwa na kikomo cha kasi ya mwitikio ya karibu 100Hz, hiiKigunduzi cha picha cha LNina kasi ya mwitikio wa haraka zaidi wa hadi 10kHz. Wakati huo huo, katika kazi hii, ilionyeshwa kuwa LN iliyochanganywa na ioni ya magnesiamu inaweza kufikia urekebishaji wa mwanga wa nje kwa mwitikio wa hadi 10kHz. Kazi hii inakuza utafiti kuhusu utendaji wa hali ya juu navigunduzi vya picha vya LN vya kasi ya juukatika ujenzi wa chipsi za LN zenye upigaji picha zenye umbo la chipu moja zinazofanya kazi kikamilifu.
Kwa muhtasari, uwanja wa utafiti wavigunduzi vya picha vya lithiamu niobate vya filamu nyembambaIna umuhimu muhimu wa kisayansi na uwezo mkubwa wa matumizi ya vitendo. Katika siku zijazo, pamoja na maendeleo ya teknolojia na kuongezeka kwa utafiti, vigunduzi vya picha vya lithiamu niobate (LN) vya filamu nyembamba vitakua kuelekea ujumuishaji wa hali ya juu. Kuchanganya mbinu tofauti za ujumuishaji ili kufikia utendaji wa juu, mwitikio wa haraka, na vigunduzi vya picha vya lithiamu niobate vya filamu nyembamba katika nyanja zote kutakuwa ukweli, ambao utakuza sana maendeleo ya ujumuishaji wa on-chip na nyanja za kuhisi zenye akili, na kutoa uwezekano zaidi kwa kizazi kipya cha matumizi ya fotoniki.
Muda wa chapisho: Februari 17-2025