තුනී සිලිකන් ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයේ නව තාක්ෂණය

නව තාක්ෂණයතුනී සිලිකන් ප්‍රභා අනාවරකය
තුනී පටක වල ආලෝක අවශෝෂණය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ෆෝටෝන ග්‍රහණ ව්‍යුහයන් භාවිතා කරයි.සිලිකන් ප්‍රභා අනාවරක
දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය, liDAR සංවේදනය සහ වෛද්‍ය ප්‍රතිබිම්බකරණය ඇතුළු බොහෝ නැගී එන යෙදුම්වල ෆෝටෝනික් පද්ධති වේගයෙන් ආකර්ෂණය වෙමින් පවතී. කෙසේ වෙතත්, අනාගත ඉංජිනේරු විසඳුම් සඳහා ෆෝටෝනික් පුළුල් ලෙස භාවිතා කිරීම නිෂ්පාදන පිරිවැය මත රඳා පවතී.photodetectors, එය බොහෝ දුරට එම අරමුණ සඳහා භාවිතා කරන අර්ධ සන්නායක වර්ගය මත රඳා පවතී.
සාම්ප්‍රදායිකව, සිලිකන් (Si) ඉලෙක්ට්‍රොනික කර්මාන්තයේ බහුලව දක්නට ලැබෙන අර්ධ සන්නායකය වන අතර, එම නිසා බොහෝ කර්මාන්ත මෙම ද්‍රව්‍යය වටා පරිණත වී ඇත. අවාසනාවකට මෙන්, ගැලියම් ආසනයිඩ් (GaAs) වැනි අනෙකුත් අර්ධ සන්නායක හා සසඳන විට Si හි ආසන්න අධෝරක්ත (NIR) වර්ණාවලියේ සාපේක්ෂව දුර්වල ආලෝක අවශෝෂණ සංගුණකයක් ඇත. මේ නිසා, GaAs සහ ඒ ආශ්‍රිත මිශ්‍ර ලෝහ ෆෝටෝනික් යෙදුම්වල දියුණු වෙමින් පවතින නමුත් බොහෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික නිෂ්පාදන නිෂ්පාදනයේදී භාවිතා කරන සාම්ප්‍රදායික අනුපූරක ලෝහ-ඔක්සයිඩ් අර්ධ සන්නායක (CMOS) ක්‍රියාවලීන් සමඟ අනුකූල නොවේ. මෙය ඒවායේ නිෂ්පාදන පිරිවැය තියුණු ලෙස ඉහළ යාමට හේතු විය.
සිලිකන් වල ආසන්න අධෝරක්ත අවශෝෂණය බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කිරීමට පර්යේෂකයන් ක්‍රමයක් නිර්මාණය කර ඇති අතර, එය ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත ෆෝටෝනික් උපාංගවල පිරිවැය අඩු කිරීමට හේතු විය හැකි අතර, UC ඩේවිස් පර්යේෂණ කණ්ඩායමක් සිලිකන් තුනී පටලවල ආලෝක අවශෝෂණය බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා නව උපාය මාර්ගයක් සඳහා පුරෝගාමී වෙමින් සිටී. Advanced Photonics Nexus හි ඔවුන්ගේ නවතම පත්‍රිකාවේ, ඔවුන් ප්‍රථම වරට ආලෝකය ග්‍රහණය කර ගන්නා ක්ෂුද්‍ර - සහ නැනෝ-මතුපිට ව්‍යුහයන් සහිත සිලිකන්-පාදක ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයක පර්යේෂණාත්මක නිරූපණයක් පෙන්නුම් කරන අතර, GaAs සහ අනෙකුත් III-V කාණ්ඩයේ අර්ධ සන්නායකවලට සාපේක්ෂව පෙර නොවූ විරූ කාර්ය සාධන වැඩිදියුණු කිරීම් අත්කර ගනී. ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය 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 වන්නේ, ගැටිති සහිත සිලිකන් ෆෝටෝන ග්‍රහණ ස්ථාන ලෙස ක්‍රියා කරන ආවර්තිතා රටාවකට සකස් කර ඇති රවුම් සිදුරු වලින් පිරී ඇත. උපාංගයේ සමස්ත ව්‍යුහය සාමාන්‍යයෙන් සිදුවන ආලෝකය මතුපිටට පහර දෙන විට 90° කින් පමණ 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 ඵලදායී ලෙස මන්දගාමී කරයි, එමඟින් ආලෝක-පදාර්ථ අන්තර්ක්‍රියා වැඩි වන අතර එමඟින් අවශෝෂණය වැඩි වේ.
ෆෝටෝන ග්‍රහණ ව්‍යුහයන්ගේ බලපෑම් වඩා හොඳින් අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා පර්යේෂකයෝ දෘශ්‍ය සමාකරණ සහ න්‍යායාත්මක විශ්ලේෂණ සිදු කළ අතර, ඒවා සමඟ සහ නැතිව ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් සංසන්දනය කරමින් අත්හදා බැලීම් කිහිපයක් සිදු කළහ. ෆෝටෝන ග්‍රහණය NIR වර්ණාවලියේ පුළුල් පරාස අවශෝෂණ කාර්යක්ෂමතාවයේ සැලකිය යුතු දියුණුවකට හේතු වූ බවත්, 86% ක උපරිමයක් සමඟ 68% ට වඩා ඉහළින් පවතින බවත් ඔවුන් සොයා ගත්හ. ආසන්න අධෝරක්ත කලාපයේ, ෆෝටෝන ග්‍රහණ ෆොටෝඩෙක්ටරයේ අවශෝෂණ සංගුණකය සාමාන්‍ය සිලිකන් වලට වඩා කිහිප ගුණයකින් වැඩි වන අතර එය ගැලියම් ආසනයිඩ් ඉක්මවා යන බව සඳහන් කිරීම වටී. ඊට අමතරව, යෝජිත සැලසුම 1μm ඝන සිලිකන් තහඩු සඳහා වුවද, CMOS ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සමඟ අනුකූල වන 30 nm සහ 100 nm සිලිකන් පටලවල සමාකරණ සමාන වැඩිදියුණු කළ කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කරයි.
සමස්තයක් වශයෙන්, මෙම අධ්‍යයනයේ ප්‍රතිඵල මගින් නැගී එන ෆෝටෝනික් යෙදුම්වල සිලිකන් මත පදනම් වූ ෆොටෝඩෙටෙක්ටර්වල ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා පොරොන්දු වූ 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. ඊට අමතරව, යෝජිත ක්‍රමය නවීන CMOS නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් සමඟ අනුකූල වන අතර එම නිසා ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාව සාම්ප්‍රදායික පරිපථවලට ඒකාබද්ධ කර ඇති ආකාරය විප්ලවීය කිරීමට හැකියාව ඇත. මෙය අනෙක් අතට, දැරිය හැකි මිලකට අතිශය වේගවත් පරිගණක ජාල සහ රූපකරණ තාක්ෂණයේ සැලකිය යුතු පිම්මකට මග පෑදිය හැකිය.