נייע טעכנאָלאָגיע פון ​​דין סיליקאָן פאָטאָדעטעקטאָר

נייע טעכנאָלאָגיע פוןדין סיליקאָן פאָטאָדעטעקטאָר
פאָטאָן קאַפּטשער סטרוקטורן ווערן גענוצט צו פֿאַרבעסערן ליכט אַבזאָרפּציע אין דיןסיליקאָן פאָטאָדעטעקטאָרן
פאָטאָנישע סיסטעמען געווינען שנעל טראַקשאַן אין פילע ימערדזשינג אַפּלאַקיישאַנז, אַרייַנגערעכנט אָפּטישע קאָמוניקאַציע, לידאַר סענסינג, און מעדיציניש ימאַגינג. אָבער, די ברייט אַדאַפּשאַן פון פאָטאָניקס אין צוקונפֿט אינזשעניריע סאַלושאַנז דעפּענדס אויף די קאָסטן פון מאַנופאַקטורינג.פאָטאָדעטעקטאָרס, וואָס אין קער דעפּענדס לאַרגעלי אויף די טיפּ פון האַלב-קאָנדוקטאָר געניצט פֿאַר דעם צוועק.
טראדיציאנעל, איז סיליקאן (Si) געווען דער מערסט פארשפרייטער האַלב-קאָנדוקטאָר אין דער עלעקטראָניק אינדוסטריע, אַזוי פיל אַז רובֿ אינדוסטריעס האָבן זיך אויסגעוואַקסן אַרום דעם מאַטעריאַל. צום באַדויערן, האט Si אַ רעלאַטיוו שוואַך ליכט אַבזאָרפּציע קאָעפיציענט אין דעם נאָענטן אינפֿראַרויט (NIR) ספּעקטרום קאַמפּערד צו אַנדערע האַלב-קאָנדוקטאָרן ווי גאַליום אַרסעניד (GaAs). צוליב דעם, בליען GaAs און פֿאַרבונדענע אַלויז אין פאָטאָנישע אַפּליקאַציעס אָבער זענען נישט קאָמפּאַטיבל מיט די טראַדיציאָנעלע קאָמפּלעמענטאַרע מעטאַל-אָקסייד האַלב-קאָנדוקטאָר (CMOS) פּראָצעסן געניצט אין דער פּראָדוקציע פון ​​רובֿ עלעקטראָניק. דאָס האָט געפֿירט צו אַ שאַרפֿן פאַרגרעסערונג אין זייערע מאַנופאַקטורינג קאָסטן.
פארשער האבן אויסגעטראכט א וועג צו שטארק פארבעסערן נאענט-אינפרארויט אבסארפציע אין סיליקאן, וואס קען פירן צו קאסטן רעדוקציעס אין הויך-פארשטעלונג פאטאנישע דעווייסעס, און א UC דייוויס פארשונג מאנשאפט איז פיאנער פון א נייע סטראטעגיע צו שטארק פארבעסערן ליכט אבסארפציע אין סיליקאן דין פילמען. אין זייער לעצטער פאפיר ביי עדווענסד פאטאניקס נעקסוס, דעמאנסטרירן זיי צום ערשטן מאל אן עקספערימענטאלע דעמאנסטראציע פון ​​א סיליקאן-באזירט פאטאדעטעקטאר מיט ליכט-כאפערנדיקע מיקרא- און נאנאו-איבערפלאך סטרוקטורן, דערגרייכנדיג אומגעווענליכע פארבעסערונגען אין פארשטעלונג פארגלייכבאר צו GaAs און אנדערע III-V גרופע האלב-קאנדוקטארן. דער פאטאדעטעקטאר באשטייט פון א מיקראן-דיקער צילינדרישער סיליקאן פלאטע געשטעלט אויף אן איזאלירנדיקן סובסטראט, מיט מעטאל "פינגער" וואס פארברייטערן זיך אין א פינגער-גאפל וועג פון דעם קאנטאקט מעטאל ביים שפיץ פון דער פלאטע. וויכטיג, די קלאמפעדיגע סיליקאן איז פול מיט קייַלעכדיקע לעכער אויסגעשטעלט אין א פעריאדישן מוסטער וואס דינען ווי פאטאן כאפער זייטלעך. די אלגעמיינע סטרוקטור פון דעם דעווייס פאראורזאכט אז דאס נארמאל איינפאלנדיקע ליכט זאל זיך בייגן מיט כמעט 90° ווען עס שלאגט די איבערפלאך, ערלויבנדיג עס צו פארשפרייטן זיך לאַטעראל צוזאמען די סי פלאך. די לאַטעראַלע פאַרשפּרייטונג מאָדעס פאַרגרעסערן די לענג פון ליכט 'ס רייזע און עפעקטיוולי פאַרלאַנגזאַמען עס, וואָס פירט צו מער ליכט-מאַטעריע ינטעראַקשאַנז און אַזוי געוואקסן אַבזאָרפּשאַן.
די פֿאָרשער האָבן אויך דורכגעפֿירט אָפּטישע סימולאַציעס און טעאָרעטישע אַנאַליזן צו בעסער פֿאַרשטיין די ווירקונגען פֿון פֿאָטאָן קאַפּטשער סטרוקטורן, און דורכגעפֿירט עטלעכע עקספּערימענטן וואָס פֿאַרגלײַכן פֿאָטאָדעטעקטאָרן מיט און אָן זיי. זיי האָבן געפֿונען אַז פֿאָטאָן קאַפּטשער האָט געפֿירט צו אַ באַדײַטנדיקער פֿאַרבעסערונג אין ברייטבאַנד אַבזאָרפּציע עפֿעקטיווקייט אין די NIR ספּעקטרום, בלײַבנדיק העכער 68% מיט אַ שפּיץ פֿון 86%. עס איז ווערט צו באַמערקן אַז אין דער נאָענטער אינפֿראַרויט באַנד, איז דער אַבזאָרפּציע קאָעפֿיציענט פֿון די פֿאָטאָן קאַפּטשער פֿאָטאָדעטעקטאָר עטלעכע מאָל העכער ווי יענע פֿון געוויינטלעכן סיליקאָן, איבערשטייגנדיק גאַליום אַרסעניד. אין דערצו, כאָטש דער פֿאָרגעלייגטער פּלאַן איז פֿאַר 1μm דיקע סיליקאָן פּלאַטעס, סימולאַציעס פֿון 30 נם און 100 נם סיליקאָן פֿילמען קאָמפּאַטיבל מיט CMOS עלעקטראָניק ווײַזן ענלעכע פֿאַרבעסערטע פאָרשטעלונג.
אינגאנצן, די רעזולטאטן פון דעם שטודיע ווייזן א פארשפרעכנדיקע סטראטעגיע פארן פארבעסערן די פאָרשטעלונג פון סיליקאָן-באַזירטע פאָטאָדעטעקטאָרן אין אויפקומענדיקע פאָטאָניק אַפּליקאַציעס. הויכע אַבזאָרפּציע קען דערגרייכט ווערן אפילו אין אולטראַ-דינע סיליקאָן שיכטן, און די קרייז'ס פּאַראַזיטישע קאַפּאַסיטאַנס קען געהאלטן ווערן נידעריק, וואָס איז קריטיש אין הויך-גיכקייַט סיסטעמען. אין דערצו, די פארגעלייגטע מעטאָדע איז קאָמפּאַטיבל מיט מאָדערנע CMOS מאַנופאַקטורינג פּראָצעסן און דעריבער האט די פּאָטענציעל צו רעוואָלוציאָנירן דעם וועג ווי אָפּטאָעלעקטראָניק איז ינטאַגרירט אין טראַדיציאָנעלע קרייזן. דאָס, אין קער, קען באַפֿעסטיקן דעם וועג פֿאַר באַדייטנדיקע שפּרינגען אין אַפאָרדאַבאַל אולטראַ-גיכקייַט קאָמפּיוטער נעטוואָרקס און בילדגעבונג טעכנאָלאָגיע.