సన్నని సిలికాన్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క కొత్త సాంకేతికత

యొక్క కొత్త సాంకేతికతసన్నని సిలికాన్ ఫోటోడెటెక్టర్
సన్నగా కాంతి శోషణను పెంచడానికి ఫోటాన్ క్యాప్చర్ నిర్మాణాలను ఉపయోగిస్తారుసిలికాన్ ఫోటోడెటెక్టర్లు
ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్స్, లిడార్ సెన్సింగ్ మరియు మెడికల్ ఇమేజింగ్ సహా అనేక అభివృద్ధి చెందుతున్న అనువర్తనాల్లో ఫోటోనిక్ వ్యవస్థలు వేగంగా ట్రాక్షన్ పొందుతున్నాయి. ఏదేమైనా, భవిష్యత్ ఇంజనీరింగ్ పరిష్కారాలలో ఫోటోనిక్స్ విస్తృతంగా స్వీకరించడం తయారీ ఖర్చుపై ఆధారపడి ఉంటుందిఫోటోడెటెక్టర్లు, ఇది ఎక్కువగా ఆ ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగించే సెమీకండక్టర్ రకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
సాంప్రదాయకంగా, సిలికాన్ (SI) ఎలక్ట్రానిక్స్ పరిశ్రమలో అత్యంత సర్వత్రా సెమీకండక్టర్, చాలా పరిశ్రమలు ఈ పదార్థం చుట్టూ పరిణతి చెందాయి. దురదృష్టవశాత్తు, గల్లియం ఆర్సెనిడ్ (GAAS) వంటి ఇతర సెమీకండక్టర్లతో పోలిస్తే SI సమీప పరారుణ (NIR) స్పెక్ట్రంలో సాపేక్షంగా బలహీనమైన కాంతి శోషణ గుణకం కలిగి ఉంది. ఈ కారణంగా, GAA లు మరియు సంబంధిత మిశ్రమాలు ఫోటోనిక్ అనువర్తనాల్లో అభివృద్ధి చెందుతున్నాయి కాని చాలా ఎలక్ట్రానిక్స్ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించే సాంప్రదాయ పరిపూరకరమైన మెటల్-ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్ (CMOS) ప్రక్రియలకు అనుకూలంగా లేవు. ఇది వారి తయారీ ఖర్చులు గణనీయంగా పెరగడానికి దారితీసింది.
సిలికాన్లో సమీప-ఇన్ఫ్రారెడ్ శోషణను బాగా పెంచడానికి పరిశోధకులు ఒక మార్గాన్ని రూపొందించారు, ఇది అధిక-పనితీరు గల ఫోటోనిక్ పరికరాల్లో ఖర్చు తగ్గింపుకు దారితీస్తుంది మరియు సిలికాన్ సన్నని చిత్రాలలో కాంతి శోషణను బాగా మెరుగుపరచడానికి ఒక కొత్త వ్యూహానికి యుసి డేవిస్ పరిశోధన బృందం మార్గదర్శకత్వం వహిస్తుంది. అధునాతన ఫోటోనిక్స్ నెక్సస్‌లో వారి తాజా కాగితంలో, వారు మొదటిసారిగా సిలికాన్-ఆధారిత ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క తేలికపాటి మైక్రో-మరియు నానో-ఉపరితల నిర్మాణాలతో ప్రయోగాత్మక ప్రదర్శనను ప్రదర్శిస్తారు, GAAS మరియు ఇతర III-V సమూహ సెమీకండక్టర్లతో పోల్చదగిన అపూర్వమైన పనితీరు మెరుగుదలలను సాధిస్తారు. ఫోటోడెటెక్టర్‌లో మైక్రోన్-మందపాటి స్థూపాకార సిలికాన్ ప్లేట్ ఇన్సులేటింగ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఉంచబడుతుంది, మెటల్ “వేళ్లు” ప్లేట్ పైభాగంలో కాంటాక్ట్ మెటల్ నుండి వేలు-ఫోర్క్ పద్ధతిలో విస్తరించి ఉన్నాయి. ముఖ్యముగా, ముద్దగా ఉన్న సిలికాన్ ఆవర్తన నమూనాలో అమర్చబడిన వృత్తాకార రంధ్రాలతో నిండి ఉంటుంది, ఇవి ఫోటాన్ క్యాప్చర్ సైట్‌లుగా పనిచేస్తాయి. పరికరం యొక్క మొత్తం నిర్మాణం సాధారణంగా సంఘటన కాంతి ఉపరితలాన్ని తాకినప్పుడు దాదాపు 90 by ద్వారా వంగి ఉంటుంది, ఇది SI విమానం వెంట పార్శ్వంగా ప్రచారం చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ పార్శ్వ ప్రచార రీతులు కాంతి యొక్క ప్రయాణం యొక్క పొడవును పెంచుతాయి మరియు దానిని సమర్థవంతంగా నెమ్మదిస్తాయి, ఇది మరింత తేలికపాటి పరస్పర చర్యలకు దారితీస్తుంది మరియు తద్వారా శోషణ పెరిగింది.
ఫోటాన్ క్యాప్చర్ స్ట్రక్చర్స్ యొక్క ప్రభావాలను బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి పరిశోధకులు ఆప్టికల్ అనుకరణలు మరియు సైద్ధాంతిక విశ్లేషణలను కూడా నిర్వహించారు మరియు ఫోటోడెటెక్టర్లను వాటితో మరియు లేకుండా పోల్చిన అనేక ప్రయోగాలు నిర్వహించారు. ఫోటాన్ క్యాప్చర్ NIR స్పెక్ట్రంలో బ్రాడ్‌బ్యాండ్ శోషణ సామర్థ్యంలో గణనీయమైన మెరుగుదలకు దారితీసిందని వారు కనుగొన్నారు, 86% గరిష్ట స్థాయితో 68% పైన ఉంది. సమీప పరారుణ బ్యాండ్‌లో, ఫోటాన్ క్యాప్చర్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క శోషణ గుణకం సాధారణ సిలికాన్ కంటే చాలా రెట్లు ఎక్కువ, ఇది గాలియం ఆర్సెనైడ్ కంటే ఎక్కువ. అదనంగా, ప్రతిపాదిత డిజైన్ 1μm మందపాటి సిలికాన్ ప్లేట్ల కోసం ఉన్నప్పటికీ, CMOS ఎలక్ట్రానిక్స్ తో అనుకూలంగా ఉన్న 30 nm మరియు 100 nm సిలికాన్ ఫిల్మ్‌ల అనుకరణలు ఇలాంటి మెరుగైన పనితీరును చూపుతాయి.
మొత్తంమీద, ఈ అధ్యయనం యొక్క ఫలితాలు అభివృద్ధి చెందుతున్న ఫోటోనిక్స్ అనువర్తనాలలో సిలికాన్-ఆధారిత ఫోటోడెటెక్టర్ల పనితీరును మెరుగుపరచడానికి మంచి వ్యూహాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. అల్ట్రా-సన్నని సిలికాన్ పొరలలో కూడా అధిక శోషణను సాధించవచ్చు మరియు సర్క్యూట్ యొక్క పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ తక్కువగా ఉంచవచ్చు, ఇది హై-స్పీడ్ వ్యవస్థలలో కీలకం. అదనంగా, ప్రతిపాదిత పద్ధతి ఆధునిక CMOS తయారీ ప్రక్రియలతో అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ సాంప్రదాయ సర్క్యూట్లలో విలీనం అయ్యే విధానంలో విప్లవాత్మక మార్పులు చేసే అవకాశం ఉంది. ఇది సరసమైన అల్ట్రాఫాస్ట్ కంప్యూటర్ నెట్‌వర్క్‌లు మరియు ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీలో గణనీయమైన ఎత్తుకు మార్గం సుగమం చేస్తుంది.