Filamu nyembamba Lithium niobate (LN) Photodetector

Filamu nyembamba Lithium niobate (LN) Photodetector

Lithium niobate (LN) ina muundo wa kipekee wa kioo na athari za mwili, kama athari zisizo za mstari, athari za elektroni, athari za pyroelectric, na athari za piezoelectric. Wakati huo huo, ina faida za windo la uwazi la macho na utulivu wa muda mrefu. Tabia hizi hufanya LN kuwa jukwaa muhimu kwa kizazi kipya cha picha zilizojumuishwa. Katika vifaa vya macho na mifumo ya optoelectronic, sifa za LN zinaweza kutoa kazi nyingi na utendaji, kukuza maendeleo ya mawasiliano ya macho, kompyuta ya macho, na uwanja wa kuhisi macho. Walakini, kwa sababu ya kunyonya dhaifu na mali ya insulation ya lithium niobate, matumizi ya pamoja ya lithium niobate bado yanakabiliwa na shida ya kugundua ngumu. Katika miaka ya hivi karibuni, ripoti katika uwanja huu ni pamoja na wapiga picha wa pamoja wa picha na picha za heterojunction.
Photodetector iliyojumuishwa ya Waveguide kulingana na lithium niobate kawaida hulenga kwenye mawasiliano ya macho ya C-band (1525-1565nm). Kwa upande wa kazi, LN inachukua jukumu la mawimbi yaliyoongozwa, wakati kazi ya kugundua ya optoelectronic hutegemea sana semiconductors kama vile silicon, III-V kikundi nyembamba cha bandgap semiconductors, na vifaa vya pande mbili. Katika usanifu kama huo, nuru hupitishwa kupitia wimbi la macho ya lithiamu na hasara ya chini, na kisha kufyonzwa na vifaa vingine vya semiconductor kulingana na athari za picha (kama vile upigaji picha au athari za photovoltaic) kuongeza mkusanyiko wa wabebaji na kuibadilisha kuwa ishara za umeme kwa pato. Faida hizo ni bandwidth ya juu ya kufanya kazi (~ GHz), voltage ya chini ya kufanya kazi, saizi ndogo, na utangamano na ujumuishaji wa chip ya picha. Walakini, kwa sababu ya mgawanyo wa anga wa vifaa vya lithiamu natobate na semiconductor, ingawa kila mmoja hufanya kazi zao, LN inachukua jukumu la kuongoza mawimbi na mali zingine bora za kigeni hazijatumika vizuri. Vifaa vya semiconductor huchukua jukumu la ubadilishaji wa picha na kukosa kuunganishwa kwa kila mmoja, na kusababisha bendi ndogo ya kufanya kazi. Kwa upande wa utekelezaji maalum, kuunganishwa kwa nuru kutoka kwa chanzo cha taa hadi lithiamu niobate macho ya wimbi la macho husababisha hasara kubwa na mahitaji madhubuti ya mchakato. Kwa kuongezea, nguvu halisi ya macho ya taa iliyotiwa ndani ya kituo cha kifaa cha semiconductor katika mkoa wa kuunganisha ni ngumu kudhibiti, ambayo inazuia utendaji wake wa kugundua.
JadiPhotodetectorsInatumika kwa matumizi ya kufikiria kawaida hutegemea vifaa vya semiconductor. Kwa hivyo, kwa lithiamu niobate, kiwango cha chini cha kunyonya taa na mali ya kuhami hufanya bila shaka kuwa haipendezwi na watafiti wa Photodetector, na hata hatua ngumu kwenye uwanja. Walakini, maendeleo ya teknolojia ya heterojunction katika miaka ya hivi karibuni yameleta tumaini la utafiti wa picha za msingi za lithiamu niobate. Vifaa vingine vyenye kunyonya kwa taa kali au ubora bora vinaweza kuunganishwa kwa nguvu na lithiamu niobate kulipia mapungufu yake. Wakati huo huo, polarization ya hiari ilisababisha sifa za pyroelectric ya lithiamu niobate kwa sababu ya anisotropy yake ya muundo inaweza kudhibitiwa kwa kubadilisha kuwa joto chini ya umeme, na hivyo kubadilisha sifa za pyroelectric kwa ugunduzi wa optoelectronic. Athari hii ya mafuta ina faida za upana na kuendesha mwenyewe, na inaweza kukamilishwa vizuri na kuchanganywa na vifaa vingine. Matumizi ya kusawazisha ya athari za mafuta na picha imefungua enzi mpya ya picha za msingi za niobate, kuwezesha vifaa kuchanganya faida za athari zote mbili. Na kutengeneza mapungufu na kufikia ujumuishaji wa faida, ni sehemu ya utafiti katika miaka ya hivi karibuni. Kwa kuongezea, utumiaji wa uingizaji wa ion, uhandisi wa bendi, na uhandisi wa kasoro pia ni chaguo nzuri ya kutatua ugumu wa kugundua lithium niobate. Walakini, kwa sababu ya ugumu wa juu wa usindikaji wa lithium niobate, uwanja huu bado unakabiliwa na changamoto kubwa kama vile ujumuishaji mdogo, vifaa vya kufikiria na mifumo, na utendaji duni, ambao una thamani kubwa ya utafiti na nafasi.

Kielelezo 1, kwa kutumia majimbo ya nishati ya kasoro ndani ya bandgap ya LN kama vituo vya wafadhili wa elektroni, wabebaji wa malipo ya bure hutolewa kwenye bendi ya uzalishaji chini ya uchochezi wa taa inayoonekana. Ikilinganishwa na picha za zamani za pyroelectric LN, ambazo kawaida zilikuwa na kasi ya majibu ya karibu 100Hz, hiiPhotodetector ya LNina kasi ya majibu ya haraka ya hadi 10kHz. Wakati huo huo, katika kazi hii, ilionyeshwa kuwa magnesiamu ion doped LN inaweza kufikia moduli ya nje ya taa na majibu ya hadi 10kHz. Kazi hii inakuza utafiti juu ya utendaji wa hali ya juu naPhotodetectors ya kasi ya LNKatika ujenzi wa chipsi za kazi moja za chip moja za LN zilizojumuishwa.
Kwa muhtasari, uwanja wa utafiti waFilamu nyembamba lithiamu niobate Photodetectorsina umuhimu muhimu wa kisayansi na uwezo mkubwa wa matumizi ya vitendo. Katika siku zijazo, na maendeleo ya teknolojia na kuongezeka kwa utafiti, filamu nyembamba za lithium niobate (LN) zitakua kuelekea ujumuishaji wa hali ya juu. Kuchanganya njia tofauti za ujumuishaji ili kufikia utendaji wa hali ya juu, majibu ya haraka, na filamu nyembamba za lithiamu niobate katika nyanja zote zitakuwa ukweli, ambao utakuza sana maendeleo ya ujumuishaji wa chip na uwanja wa kuhisi akili, na kutoa fursa zaidi kwa Kizazi kipya cha matumizi ya picha.