තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් (LN) ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය

තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් (LN) ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය

ලිතියම් නියෝබේට් (LN) අද්විතීය ස්ඵටික ව්‍යුහයක් සහ රේඛීය නොවන බලපෑම්, විද්‍යුත්-දෘශ්‍ය බලපෑම්, පයිරෝ විද්‍යුත් බලපෑම් සහ පීසෝ විද්‍යුත් බලපෑම් වැනි පොහොසත් භෞතික බලපෑම් ඇත. ඒ සමඟම, එයට පුළුල් කලාප දෘශ්‍ය විනිවිදභාවය කවුළුව සහ දිගුකාලීන ස්ථාවරත්වයේ වාසි ඇත. මෙම ලක්ෂණ LN නව පරම්පරාවේ ඒකාබද්ධ ෆෝටෝනික්ස් සඳහා වැදගත් වේදිකාවක් බවට පත් කරයි. දෘශ්‍ය උපාංග සහ දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික පද්ධතිවල, LN හි ලක්ෂණ පොහොසත් කාර්යයන් සහ කාර්ය සාධනයක් ලබා දිය හැකි අතර, දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය, දෘශ්‍ය පරිගණකකරණය සහ දෘශ්‍ය සංවේදක ක්ෂේත්‍ර සංවර්ධනය ප්‍රවර්ධනය කරයි. කෙසේ වෙතත්, ලිතියම් නියෝබේට් හි දුර්වල අවශෝෂණය සහ පරිවාරක ගුණාංග නිසා, ලිතියම් නියෝබේට් හි ඒකාබද්ධ යෙදුම තවමත් දුෂ්කර හඳුනාගැනීමේ ගැටලුවට මුහුණ දෙයි. මෑත වසරවලදී, මෙම ක්ෂේත්‍රයේ වාර්තාවලට ප්‍රධාන වශයෙන් තරංග මාර්ගෝපදේශ ඒකාබද්ධ ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් සහ විෂම සන්ධි ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් ඇතුළත් වේ.
ලිතියම් නියෝබේට් මත පදනම් වූ තරංග මාර්ගෝපදේශ ඒකාබද්ධ ඡායා අනාවරකය සාමාන්‍යයෙන් දෘශ්‍ය සන්නිවේදන C-කලාපය (1525-1565nm) කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි. ක්‍රියාකාරිත්වය සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, LN ප්‍රධාන වශයෙන් මඟ පෙන්වන තරංගවල භූමිකාව ඉටු කරන අතර, දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික හඳුනාගැනීමේ ශ්‍රිතය ප්‍රධාන වශයෙන් සිලිකන්, III-V කාණ්ඩයේ පටු කලාප පරතරය අර්ධ සන්නායක සහ ද්විමාන ද්‍රව්‍ය වැනි අර්ධ සන්නායක මත රඳා පවතී. එවැනි ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයක දී, ආලෝකය අඩු පාඩුවක් සහිත ලිතියම් නියෝබේට් දෘශ්‍ය තරංග මාර්ගෝපදේශ හරහා සම්ප්‍රේෂණය වන අතර, පසුව වාහක සාන්ද්‍රණය වැඩි කිරීමට සහ ප්‍රතිදානය සඳහා විද්‍යුත් සංඥා බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා ප්‍රකාශ විද්‍යුත් බලපෑම් (ප්‍රකාශ සන්නායකතාව හෝ ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බලපෑම් වැනි) මත පදනම් වූ අනෙකුත් අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය මගින් අවශෝෂණය කර ගනී. වාසි වන්නේ ඉහළ මෙහෙයුම් කලාප පළල (~GHz), අඩු මෙහෙයුම් වෝල්ටීයතාවය, කුඩා ප්‍රමාණය සහ ෆෝටෝනික් චිප ඒකාබද්ධ කිරීම සමඟ අනුකූල වීමයි. කෙසේ වෙතත්, ලිතියම් නියෝබේට් සහ අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය අවකාශීය වෙන් කිරීම නිසා, ඒවා එක් එක් තමන්ගේම කාර්යයන් ඉටු කළද, LN තරංග මඟ පෙන්වීමේදී පමණක් කාර්යභාරයක් ඉටු කරන අතර අනෙකුත් විශිෂ්ට විදේශීය ගුණාංග හොඳින් භාවිතා කර නොමැත. අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය ප්‍රකාශ විද්‍යුත් පරිවර්තනයේ පමණක් කාර්යභාරයක් ඉටු කරන අතර එකිනෙකා සමඟ අනුපූරක සම්බන්ධ කිරීමක් නොමැති අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සාපේක්ෂව සීමිත මෙහෙයුම් කලාපයක් ඇති වේ. නිශ්චිත ක්‍රියාත්මක කිරීම අනුව, ආලෝක ප්‍රභවයේ සිට ලිතියම් නියෝබේට් දෘශ්‍ය තරංග මාර්ගෝපදේශයට ආලෝකය සම්බන්ධ කිරීම සැලකිය යුතු පාඩු සහ දැඩි ක්‍රියාවලි අවශ්‍යතා ඇති කරයි. ඊට අමතරව, සම්බන්ධක කලාපයේ අර්ධ සන්නායක උපාංග නාලිකාවට විකිරණය කරන ලද ආලෝකයේ සැබෑ දෘශ්‍ය බලය ක්‍රමාංකනය කිරීම දුෂ්කර වන අතර එමඟින් එහි හඳුනාගැනීමේ ක්‍රියාකාරිත්වය සීමා වේ.
සාම්ප්‍රදායිකphotodetectorsරූපකරණ යෙදුම් සඳහා භාවිතා කරනු ලබන්නේ සාමාන්‍යයෙන් අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය මත ය. එබැවින්, ලිතියම් නියෝබේට් සඳහා, එහි අඩු ආලෝක අවශෝෂණ අනුපාතය සහ පරිවාරක ගුණාංග නිසා එය නිසැකවම ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් පර්යේෂකයින් විසින් ප්‍රිය නොකරන අතර, ක්ෂේත්‍රයේ දුෂ්කර කරුණකි. කෙසේ වෙතත්, මෑත වසරවල විෂම හන්දිය තාක්ෂණයේ දියුණුව ලිතියම් නියෝබේට් පාදක ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් පර්යේෂණ සඳහා බලාපොරොත්තුවක් ගෙන දී ඇත. ශක්තිමත් ආලෝක අවශෝෂණයක් හෝ විශිෂ්ට සන්නායකතාවයක් ඇති අනෙකුත් ද්‍රව්‍ය එහි අඩුපාඩු සඳහා වන්දි ගෙවීම සඳහා ලිතියම් නියෝබේට් සමඟ විෂමජාතීය ලෙස ඒකාබද්ධ කළ හැකිය. ඒ සමඟම, එහි ව්‍යුහාත්මක ඇනිසොට්‍රොපි හේතුවෙන් ලිතියම් නියෝබේට් හි ස්වයංසිද්ධ ධ්‍රැවීකරණයෙන් ඇති කරන ලද පයිරෝඉලෙක්ට්‍රොනික ලක්ෂණ ආලෝක විකිරණය යටතේ තාපය බවට පරිවර්තනය කිරීමෙන් පාලනය කළ හැකි අතර එමඟින් ඔප්ටෝඉලෙක්ට්‍රොනික හඳුනාගැනීම සඳහා පයිරෝඉලෙක්ට්‍රොනික ලක්ෂණ වෙනස් කළ හැකිය. මෙම තාප ආචරණයට පුළුල් කලාප සහ ස්වයං රිය පැදවීමේ වාසි ඇති අතර, අනෙකුත් ද්‍රව්‍ය සමඟ හොඳින් අනුපූරක කර ඒකාබද්ධ කළ හැකිය. තාප සහ ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ආචරණ සමමුහුර්තව භාවිතා කිරීම ලිතියම් නියෝබේට් පාදක ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් සඳහා නව යුගයක් විවෘත කර ඇති අතර, උපාංගවලට බලපෑම් දෙකෙහිම වාසි ඒකාබද්ධ කිරීමට හැකි වේ. අඩුපාඩු සපුරාලීමට සහ වාසි අනුපූරක ඒකාබද්ධ කිරීම ලබා ගැනීමට, එය මෑත වසරවල පර්යේෂණ උණුසුම් ස්ථානයකි. මීට අමතරව, ලිතියම් නියෝබේට් හඳුනාගැනීමේ දුෂ්කරතාවය විසඳීම සඳහා අයන බද්ධ කිරීම, කලාප ඉංජිනේරු විද්‍යාව සහ දෝෂ ඉංජිනේරු විද්‍යාව භාවිතා කිරීම ද හොඳ තේරීමකි. කෙසේ වෙතත්, ලිතියම් නියෝබේට් හි ඉහළ සැකසුම් දුෂ්කරතාවය හේතුවෙන්, මෙම ක්ෂේත්‍රය තවමත් අඩු ඒකාබද්ධ කිරීම, අරා රූපකරණ උපාංග සහ පද්ධති සහ ප්‍රමාණවත් නොවන කාර්ය සාධනය වැනි විශාල අභියෝගවලට මුහුණ දෙයි, එය විශාල පර්යේෂණ වටිනාකමක් සහ ඉඩක් ඇත.

රූපය 1, ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිත්‍යාගශීලී මධ්‍යස්ථාන ලෙස LN කලාප පරතරය තුළ ඇති දෝෂ ශක්ති තත්වයන් භාවිතා කරමින්, දෘශ්‍ය ආලෝක උද්දීපනය යටතේ සන්නායක කලාපයේ නිදහස් ආරෝපණ වාහක ජනනය වේ. සාමාන්‍යයෙන් 100Hz පමණ ප්‍රතිචාර වේගයකට සීමා වූ පෙර පයිරෝඉලෙක්ට්‍රික් LN ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් හා සසඳන විට, මෙයLN ප්‍රභා අනාවරකය10kHz දක්වා වේගවත් ප්‍රතිචාර වේගයක් ඇත. මේ අතර, මෙම කාර්යයේදී, මැග්නීසියම් අයන මාත්‍රණය කරන ලද LN 10kHz දක්වා ප්‍රතිචාරයක් සමඟ බාහිර ආලෝක මොඩියුලේෂන් ලබා ගත හැකි බව පෙන්නුම් කරන ලදී. මෙම කාර්යය ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහඅධිවේගී LN ප්‍රභා අනාවරකපූර්ණ ක්‍රියාකාරී තනි චිප ඒකාබද්ධ LN ෆෝටෝනික් චිප් ඉදිකිරීමේදී.
සාරාංශයක් ලෙස, පර්යේෂණ ක්ෂේත්‍රයතුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් ප්‍රභා අනාවරකවැදගත් විද්‍යාත්මක වැදගත්කමක් සහ දැවැන්ත ප්‍රායෝගික යෙදුම් විභවයක් ඇත. අනාගතයේදී, තාක්ෂණයේ දියුණුව සහ පර්යේෂණ ගැඹුරු වීමත් සමඟ, තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් (LN) ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් ඉහළ ඒකාබද්ධ කිරීමක් කරා වර්ධනය වනු ඇත. ඉහළ කාර්ය සාධනයක්, වේගවත් ප්‍රතිචාරයක් සහ පුළුල් පරාස තුනී පටල ලිතියම් නියෝබේට් ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් සෑම අංශයකින්ම ලබා ගැනීම සඳහා විවිධ ඒකාබද්ධ කිරීමේ ක්‍රම ඒකාබද්ධ කිරීම යථාර්ථයක් බවට පත්වනු ඇත, එය චිපයේ ඒකාබද්ධ කිරීම සහ බුද්ධිමත් සංවේදක ක්ෂේත්‍ර සංවර්ධනය බෙහෙවින් ප්‍රවර්ධනය කරනු ඇති අතර නව පරම්පරාවේ ෆෝටෝනික්ස් යෙදුම් සඳහා වැඩි හැකියාවන් ලබා දෙනු ඇත.