Ný tækni af þunnri kísil ljósmyndara

Ný tækniÞunnur kísil ljósmyndari
Ljósmyndunaruppbygging er notuð til að auka ljós frásog í þunntKísill ljósnemar
Ljósmyndakerfi eru fljótt að ná gripi í mörgum nýjum forritum, þar á meðal sjónsamskiptum, lidar skynjun og læknisfræðilegum myndgreiningum. Samt semljósnemar, sem aftur veltur að miklu leyti af tegund hálfleiðara sem notaður er í þeim tilgangi.
Hefð er fyrir því að Silicon (SI) hefur verið alls staðar nálægur hálfleiðari í rafeindatækniiðnaðinum, svo mikið að flestar atvinnugreinar hafa þroskast í kringum þetta efni. Því miður hefur Si tiltölulega veikt ljós frásogsstuðul í nánast innrauða (NIR) litrófinu samanborið við aðra hálfleiðara eins og Gallium Arsenide (GAAS). Vegna þessa eru GaAs og skyldar málmblöndur þrífast í ljóseindum forritum en eru ekki í samræmi við hefðbundna viðbótar málmoxíð hálfleiðara (CMOS) ferla sem notaðir eru við framleiðslu flestra rafeindatækni. Þetta leiddi til mikillar aukningar á framleiðslukostnaði þeirra.
Vísindamenn hafa hugsað leið til að auka nærri innrauða frásog í sílikon, sem gæti leitt til kostnaðarlækkunar á afkastamiklum ljóseiningum og rannsóknarteymi UC Davis er að brautryðjandi í nýrri stefnu til að bæta létt frásog í þunnum kvikmyndum sílikon. Í nýjasta ritgerð sinni á Advanced Photonics Nexus sýna þeir í fyrsta skipti tilraunasýning á kísil-byggðri ljósnemanum með ljósleiðslu ör-og nanó-yfirborðs mannvirkjum, sem náðu áður óþekktum frammistöðubót . Ljósmyndarinn samanstendur af míkronþykkum sívalur kísilplötu sem er settur á einangrunar undirlag, með málm „fingur“ sem nær á fingrafæðar hátt frá snertimálminum efst á plötunni. Mikilvægt er að kísil kísillinn er fyllt með hringlaga götum sem raðað er í reglubundið mynstur sem virka sem ljóseindarstímar. Heildarbygging tækisins veldur því að venjulega atviksljósið beygist um næstum 90 ° þegar það lendir á yfirborðinu, sem gerir það kleift að breiða út hliðar meðfram Si planinu. Þessar hliðarútbreiðslustillingar auka lengd ferðar ljóssins og hægja á því á áhrifaríkan hátt, sem leiðir til fleiri ljósstýringar milliverkana og þannig aukið frásog.
Vísindamennirnir gerðu einnig sjón -eftirlíkingar og fræðilegar greiningar til að skilja betur áhrif ljóseindaruppbyggingar og gerðu nokkrar tilraunir sem bera saman ljósritara við og án þeirra. Þeir komust að því að ljóseindarhandtaka leiddi til verulegs bata á frásogs skilvirkni breiðbandsins í NIR litrófinu og dvaldi yfir 68% með 86% hámark. Þess má geta að í nánu innrauða bandinu er frásogsstuðull ljóseindarhandtaka ljósnemans nokkrum sinnum hærri en venjulegs kísils, sem er meiri en gallium arseníð. Að auki, þó að fyrirhuguð hönnun sé fyrir 1μm þykkar kísilplötur, sýna uppgerð af 30 nm og 100 nm kísilfilmum sem eru samhæfðar CMOS rafeindatækni svipaða aukna afköst.
Á heildina litið sýna niðurstöður þessarar rannsóknar efnilegri stefnu til að bæta afköst kísilbundinna ljósritunaraðila í nýjum ljósnemum forritum. Hægt er að ná mikilli frásog jafnvel í öfgafullum þykkum kísillögum og hægt er að halda sníkjudýrsgetu hringrásarinnar lágt, sem er mikilvægt í háhraða kerfum. Að auki er fyrirhuguð aðferð samhæfð nútíma CMO -framleiðsluferlum og hefur því möguleika á að gjörbylta því hvernig optoelectronics eru samþættar í hefðbundnum hringrásum. Þetta gæti aftur á móti ryðja brautina fyrir verulegan stökk í hagkvæmum öflugum tölvunetum og myndgreiningartækni.