సన్నని సిలికాన్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క కొత్త సాంకేతికత

యొక్క కొత్త సాంకేతికతసన్నని సిలికాన్ ఫోటోడెటెక్టర్
ఫోటాన్ క్యాప్చర్ నిర్మాణాలు సన్నగా కాంతి శోషణను మెరుగుపరచడానికి ఉపయోగించబడతాయిసిలికాన్ ఫోటో డిటెక్టర్లు
ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్స్, లిడార్ సెన్సింగ్ మరియు మెడికల్ ఇమేజింగ్‌తో సహా అనేక అభివృద్ధి చెందుతున్న అప్లికేషన్‌లలో ఫోటోనిక్ సిస్టమ్‌లు వేగంగా ట్రాక్షన్‌ను పొందుతున్నాయి. అయినప్పటికీ, భవిష్యత్ ఇంజనీరింగ్ పరిష్కారాలలో ఫోటోనిక్స్ యొక్క విస్తృత స్వీకరణ తయారీ ఖర్చుపై ఆధారపడి ఉంటుందిఫోటో డిటెక్టర్లు, ఇది ఆ ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగించే సెమీకండక్టర్ రకంపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది.
సాంప్రదాయకంగా, ఎలక్ట్రానిక్స్ పరిశ్రమలో సిలికాన్ (Si) అత్యంత సర్వవ్యాప్త సెమీకండక్టర్, చాలా పరిశ్రమలు ఈ పదార్థం చుట్టూ పరిపక్వం చెందాయి. దురదృష్టవశాత్తూ, గ్యాలియం ఆర్సెనైడ్ (GaAs) వంటి ఇతర సెమీకండక్టర్లతో పోల్చితే, సమీప పరారుణ (NIR) స్పెక్ట్రంలో Si సాపేక్షంగా బలహీనమైన కాంతి శోషణ గుణకం కలిగి ఉంది. దీని కారణంగా, GaAలు మరియు సంబంధిత మిశ్రమాలు ఫోటోనిక్ అప్లికేషన్‌లలో అభివృద్ధి చెందుతున్నాయి కానీ చాలా ఎలక్ట్రానిక్‌ల ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించే సాంప్రదాయ కాంప్లిమెంటరీ మెటల్-ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్ (CMOS) ప్రక్రియలకు అనుకూలంగా లేవు. దీంతో వాటి తయారీ ఖర్చులు భారీగా పెరిగాయి.
పరిశోధకులు సిలికాన్‌లో సమీప-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ శోషణను బాగా పెంచడానికి ఒక మార్గాన్ని రూపొందించారు, ఇది అధిక-పనితీరు గల ఫోటోనిక్ పరికరాలలో ఖర్చు తగ్గింపులకు దారితీస్తుంది మరియు సిలికాన్ సన్నని చలనచిత్రాలలో కాంతి శోషణను బాగా మెరుగుపరచడానికి UC డేవిస్ పరిశోధనా బృందం కొత్త వ్యూహాన్ని రూపొందించింది. అడ్వాన్స్‌డ్ ఫోటోనిక్స్ నెక్సస్‌లోని వారి తాజా పేపర్‌లో, వారు GaAs మరియు ఇతర III-V గ్రూప్ సెమీకండక్టర్‌లతో పోల్చదగిన అపూర్వమైన పనితీరు మెరుగుదలలను సాధించి, కాంతిని సంగ్రహించే సూక్ష్మ మరియు నానో-ఉపరితల నిర్మాణాలతో సిలికాన్-ఆధారిత ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ప్రయోగాత్మక ప్రదర్శనను మొదటిసారిగా ప్రదర్శించారు. . ఫోటోడెటెక్టర్ ఒక ఇన్సులేటింగ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఉంచబడిన మైక్రాన్-మందపాటి స్థూపాకార సిలికాన్ ప్లేట్‌ను కలిగి ఉంటుంది, ప్లేట్ పైభాగంలో ఉన్న కాంటాక్ట్ మెటల్ నుండి వేలు-ఫోర్క్ పద్ధతిలో మెటల్ "వేళ్లు" విస్తరించి ఉంటాయి. ముఖ్యంగా, లంపీ సిలికాన్ ఫోటాన్ క్యాప్చర్ సైట్‌లుగా పనిచేసే ఆవర్తన నమూనాలో అమర్చబడిన వృత్తాకార రంధ్రాలతో నిండి ఉంటుంది. పరికరం యొక్క మొత్తం నిర్మాణం సాధారణంగా సంభవించే కాంతిని ఉపరితలంపై తాకినప్పుడు దాదాపు 90° వంగడానికి కారణమవుతుంది, ఇది Si విమానం వెంట పార్శ్వంగా వ్యాపించేలా చేస్తుంది. ఈ పార్శ్వ ప్రచారం మోడ్‌లు కాంతి ప్రయాణ పొడవును పెంచుతాయి మరియు దానిని సమర్థవంతంగా నెమ్మదిస్తాయి, ఇది మరింత కాంతి-పదార్థ పరస్పర చర్యలకు దారి తీస్తుంది మరియు తద్వారా శోషణ పెరుగుతుంది.
ఫోటాన్ క్యాప్చర్ నిర్మాణాల ప్రభావాలను బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి పరిశోధకులు ఆప్టికల్ సిమ్యులేషన్స్ మరియు సైద్ధాంతిక విశ్లేషణలను కూడా నిర్వహించారు మరియు ఫోటోడెటెక్టర్‌లను వాటితో మరియు లేకుండా పోల్చి అనేక ప్రయోగాలు చేశారు. ఫోటాన్ క్యాప్చర్ NIR స్పెక్ట్రమ్‌లో బ్రాడ్‌బ్యాండ్ శోషణ సామర్థ్యంలో గణనీయమైన మెరుగుదలకు దారితీసిందని, 86% గరిష్ట స్థాయితో 68% కంటే ఎక్కువగా ఉందని వారు కనుగొన్నారు. సమీప ఇన్ఫ్రారెడ్ బ్యాండ్‌లో, ఫోటాన్ క్యాప్చర్ ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క శోషణ గుణకం సాధారణ సిలికాన్ కంటే చాలా రెట్లు ఎక్కువ, గాలియం ఆర్సెనైడ్‌ను మించిపోయింది. అదనంగా, ప్రతిపాదిత డిజైన్ 1μm మందపాటి సిలికాన్ ప్లేట్‌ల కోసం అయినప్పటికీ, CMOS ఎలక్ట్రానిక్స్‌కు అనుకూలమైన 30 nm మరియు 100 nm సిలికాన్ ఫిల్మ్‌ల అనుకరణలు ఇలాంటి మెరుగైన పనితీరును చూపుతాయి.
మొత్తంమీద, ఈ అధ్యయనం యొక్క ఫలితాలు అభివృద్ధి చెందుతున్న ఫోటోనిక్స్ అప్లికేషన్‌లలో సిలికాన్-ఆధారిత ఫోటోడెటెక్టర్‌ల పనితీరును మెరుగుపరచడానికి మంచి వ్యూహాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. అల్ట్రా-సన్నని సిలికాన్ పొరలలో కూడా అధిక శోషణను సాధించవచ్చు మరియు సర్క్యూట్ యొక్క పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ తక్కువగా ఉంచబడుతుంది, ఇది హై-స్పీడ్ సిస్టమ్‌లలో కీలకం. అదనంగా, ప్రతిపాదిత పద్ధతి ఆధునిక CMOS తయారీ ప్రక్రియలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల సంప్రదాయ సర్క్యూట్‌లలో ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్‌ని విలీనం చేసే విధానాన్ని విప్లవాత్మకంగా మార్చే అవకాశం ఉంది. ఇది, సరసమైన అల్ట్రాఫాస్ట్ కంప్యూటర్ నెట్‌వర్క్‌లు మరియు ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీలో గణనీయమైన పురోగతికి మార్గం సుగమం చేస్తుంది.