සිහින් සිලිකන් ෆොටෝඩෙක්ටරයේ නව තාක්ෂණය

නව තාක්ෂණයතුනී සිලිකන් ෆොටෝඩෙක්ටර්
සිහින්ව ආලෝකය අවශෝෂණය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ෆෝටෝන ග්‍රහණ ව්‍යුහයන් භාවිතා වේසිලිකන් ඡායාරූප අනාවරක
දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය, liDAR සංවේදනය සහ වෛද්‍ය ප්‍රතිරූප ඇතුළු බොහෝ නැගී එන යෙදුම්වල ෆෝටෝනික් පද්ධති වේගයෙන් ආකර්ෂණය වෙමින් පවතී. කෙසේ වෙතත්, අනාගත ඉංජිනේරු විසඳුම් සඳහා ෆෝටෝනික්ස් බහුලව භාවිතා කිරීම නිෂ්පාදන පිරිවැය මත රඳා පවතී.photodetectors, එම කාර්යය සඳහා භාවිතා කරන අර්ධ සන්නායක වර්ගය මත බොහෝ දුරට රඳා පවතී.
සම්ප්‍රදායිකව, සිලිකන් (Si) ඉලෙක්ට්‍රොනික කර්මාන්තයේ වඩාත්ම සර්වසම්පූර්ණ අර්ධ සන්නායකය වී ඇති අතර, බොහෝ කර්මාන්ත මෙම ද්‍රව්‍යය වටා පරිණත වී ඇත. අවාසනාවකට මෙන්, ගැලියම් ආසනයිඩ් (GaAs) වැනි අනෙකුත් අර්ධ සන්නායකවලට සාපේක්ෂව ආසන්න අධෝරක්ත (NIR) වර්ණාවලියේ සාපේක්ෂව දුර්වල ආලෝක අවශෝෂණ සංගුණකයක් Si සතුව ඇත. මේ නිසා, GaAs සහ ඒ ආශ්‍රිත මිශ්‍ර ලෝහ ෆෝටෝනික් යෙදුම්වල දියුණු වෙමින් පවතින නමුත් බොහෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ නිෂ්පාදනයේදී භාවිතා කරන සම්ප්‍රදායික අනුපූරක ලෝහ-ඔක්සයිඩ් අර්ධ සන්නායක (CMOS) ක්‍රියාවලීන් සමඟ නොගැළපේ. මෙය ඔවුන්ගේ නිෂ්පාදන පිරිවැය තියුනු ලෙස වැඩි කිරීමට හේතු විය.
පර්යේෂකයන් විසින් සිලිකන් වල අධෝරක්ත කිරණ අවශෝෂණය විශාල ලෙස වැඩි දියුණු කිරීමට ක්‍රමයක් නිර්මාණය කර ඇති අතර එමඟින් ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත ෆෝටෝනික් උපාංගවල පිරිවැය අඩු කිරීමට හේතු විය හැකි අතර UC ඩේවිස් පර්යේෂණ කණ්ඩායමක් සිලිකන් තුනී පටලවල ආලෝකය අවශෝෂණය කර ගැනීම සඳහා නව උපාය මාර්ගයක් පුරෝගාමී වේ. උසස් ෆොටෝනික්ස් නෙක්සස් හි ඔවුන්ගේ නවතම පත්‍රිකාවේ, ඔවුන් GaAs සහ අනෙකුත් III-V කාණ්ඩයේ අර්ධ සන්නායක හා සැසඳිය හැකි පෙර නොවූ විරූ කාර්ය සාධන වැඩිදියුණු කිරීම් අත්කර ගනිමින් ආලෝකය ග්‍රහණය කරන ක්ෂුද්‍ර සහ නැනෝ මතුපිට ව්‍යුහයන් සහිත සිලිකන් පාදක ෆොටෝඩෙක්ටරයක පර්යේෂණාත්මක නිරූපණයක් ප්‍රථම වරට ප්‍රදර්ශනය කරයි. . ෆොටෝඩෙක්ටරය පරිවාරක උපස්ථරයක් මත තබා ඇති මයික්‍රෝන ඝන සිලින්ඩරාකාර සිලිකන් තහඩුවකින් සමන්විත වන අතර, තහඩුවේ මුදුනේ ඇති ස්පර්ශක ලෝහයෙන් ඇඟිලි දෙබලක ආකාරයෙන් ලෝහ "ඇඟිලි" විහිදේ. වැදගත් කරුණක් නම්, ගුලි සහිත සිලිකන් ෆෝටෝන ග්‍රහණ ස්ථාන ලෙස ක්‍රියා කරන ආවර්තිතා රටාවකට සකසා ඇති කවාකාර සිදුරු වලින් පිරී තිබීමයි. උපාංගයේ සමස්ත ව්‍යුහය සාමාන්‍යයෙන් සිදුවන ආලෝකය මතුපිටට වැටෙන විට 90°කට ආසන්න ප්‍රමාණයකින් නැමීමට හේතු වන අතර, එය Si තලය දිගේ පාර්ශ්වීයව ප්‍රචාරණය වීමට ඉඩ සලසයි. මෙම පාර්ශ්වීය ප්‍රචාරණ ක්‍රම මඟින් ආලෝකයේ ගමන් කාලය වැඩි කරන අතර එය ඵලදායි ලෙස මන්දගාමී කරයි, එය වඩාත් ආලෝක පදාර්ථ අන්තර්ක්‍රියා වලට තුඩු දෙන අතර එමඟින් අවශෝෂණය වැඩි වේ.
පර්යේෂකයන් විසින් ෆෝටෝන ග්‍රහණ ව්‍යුහයන්ගේ බලපෑම් වඩාත් හොඳින් අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා දෘශ්‍ය සමාකරණ සහ න්‍යායික විශ්ලේෂණ ද සිදු කරන ලද අතර, ෆොටෝඩෙක්ටර් ඒවා සමඟ සහ ඒවා නොමැතිව සංසන්දනය කරමින් අත්හදා බැලීම් කිහිපයක් සිදු කරන ලදී. ෆෝටෝන ග්‍රහණය NIR වර්ණාවලියේ බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් අවශෝෂණ කාර්යක්ෂමතාවයේ සැලකිය යුතු දියුණුවක් ඇති කිරීමට හේතු වූ බව ඔවුන් සොයා ගත් අතර, එය 86% ක උපරිමයක් සමඟ 68% ට වඩා ඉහළ මට්ටමක පවතී. ආසන්න අධෝරක්ත කලාපයේ, ෆෝටෝන ග්‍රහණ ෆොටෝඩෙක්ටරයේ අවශෝෂණ සංගුණකය සාමාන්‍ය සිලිකන් වලට වඩා කිහිප ගුණයකින් වැඩි වන අතර එය ගැලියම් ආසනයිඩ් ඉක්මවන බව සඳහන් කිරීම වටී. මීට අමතරව, යෝජිත සැලසුම 1μm ඝන සිලිකන් තහඩු සඳහා වුවද, CMOS ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සමඟ අනුකූල වන 30 nm සහ 100 nm සිලිකන් පටලවල සමාකරණ සමාන වැඩි දියුණු කළ කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කරයි.
සමස්තයක් වශයෙන්, මෙම අධ්‍යයනයේ ප්‍රතිඵල මගින් නැගී එන ෆොටෝනික් යෙදුම්වල සිලිකන් මත පදනම් වූ ඡායා අනාවරකවල ක්‍රියාකාරීත්වය වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා හොඳ උපාය මාර්ගයක් පෙන්නුම් කරයි. අතිශය තුනී සිලිකන් ස්ථරවල පවා ඉහළ අවශෝෂණයක් ලබා ගත හැකි අතර, අධිවේගී පද්ධතිවල ඉතා වැදගත් වන පරිපථයේ පරපෝෂිත ධාරිතාව අඩු මට්ටමක තබා ගත හැකිය. මීට අමතරව, යෝජිත ක්‍රමය නවීන CMOS නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් සමඟ අනුකූල වන අතර එබැවින් ඔප්ටො ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් සාම්ප්‍රදායික පරිපථවලට ඒකාබද්ධ කරන ආකාරය විප්ලවීය වෙනසක් කිරීමට හැකියාව ඇත. මෙය අනෙක් අතට, දැරිය හැකි අති වේගවත් පරිගණක ජාල සහ රූපකරණ තාක්ෂණයේ සැලකිය යුතු පිම්මක් සඳහා මග පෑදිය හැකිය.