மெல்லிய சிலிக்கான் ஃபோட்டோடெக்டரின் புதிய தொழில்நுட்பம்

புதிய தொழில்நுட்பம்மெல்லிய சிலிக்கான் ஃபோட்டோடெக்டர்
ஃபோட்டான் பிடிப்பு கட்டமைப்புகள் மெல்லியதாக ஒளி உறிஞ்சுதலை மேம்படுத்த பயன்படுத்தப்படுகின்றனசிலிக்கான் ஃபோட்டோடெக்டர்கள்
ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன்ஸ், லிடார் சென்சிங் மற்றும் மருத்துவ இமேஜிங் உள்ளிட்ட பல வளர்ந்து வரும் பயன்பாடுகளில் ஃபோட்டானிக் அமைப்புகள் விரைவாக இழுவைப் பெறுகின்றன. இருப்பினும், எதிர்கால பொறியியல் தீர்வுகளில் ஃபோட்டானிக்ஸ் பரவலாக ஏற்றுக்கொள்வது உற்பத்தி செலவைப் பொறுத்ததுஃபோட்டோடெக்டர்கள், இது பெரும்பாலும் அந்த நோக்கத்திற்காக பயன்படுத்தப்படும் குறைக்கடத்தி வகையைப் பொறுத்தது.
பாரம்பரியமாக, சிலிக்கான் (எஸ்ஐ) எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறையில் மிகவும் எங்கும் நிறைந்த குறைக்கடத்தியாக இருந்து வருகிறது, இதனால் பெரும்பாலான தொழில்கள் இந்த பொருளைச் சுற்றி முதிர்ச்சியடைந்துள்ளன. துரதிர்ஷ்டவசமாக, கேலியம் ஆர்சனைடு (GAAS) போன்ற பிற குறைக்கடத்திகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு (NIR) ஸ்பெக்ட்ரமில் SI ஒப்பீட்டளவில் பலவீனமான ஒளி உறிஞ்சுதல் குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது. இதன் காரணமாக, GAAS மற்றும் தொடர்புடைய உலோகக்கலவைகள் ஃபோட்டானிக் பயன்பாடுகளில் செழித்து வருகின்றன, ஆனால் பெரும்பாலான மின்னணுவியல் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படும் பாரம்பரிய நிரப்பு உலோக-ஆக்சைடு குறைக்கடத்தி (CMOS) செயல்முறைகளுடன் பொருந்தாது. இது அவர்களின் உற்பத்தி செலவுகளில் கூர்மையான அதிகரிப்புக்கு வழிவகுத்தது.
சிலிக்கானில் அகச்சிவப்பு உறிஞ்சுதலை பெரிதும் மேம்படுத்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு வழியை வகுத்துள்ளனர், இது உயர் செயல்திறன் கொண்ட ஃபோட்டானிக் சாதனங்களில் செலவுக் குறைப்புக்கு வழிவகுக்கும், மேலும் சிலிக்கான் மெல்லிய படங்களில் ஒளி உறிஞ்சுதலை பெரிதும் மேம்படுத்த ஒரு புதிய மூலோபாயத்தை யு.சி. டேவிஸ் ஆராய்ச்சி குழு முன்னோடியாகக் கொண்டுள்ளது. மேம்பட்ட ஃபோட்டானிக்ஸ் நெக்ஸஸில் அவர்களின் சமீபத்திய ஆய்வறிக்கையில், அவை முதன்முறையாக சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஃபோட்டோடெக்டரின் ஒளி-பிடிக்கும் மைக்ரோ-மற்றும் நானோ-மேற்பரப்பு கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட ஒரு சோதனை ஆர்ப்பாட்டத்தை நிரூபிக்கின்றன, GAA கள் மற்றும் பிற III-V குழு குறைக்கடத்திகளுடன் ஒப்பிடக்கூடிய முன்னோடியில்லாத செயல்திறன் மேம்பாடுகளை அடைகின்றன. ஃபோட்டோடெக்டர் ஒரு மைக்ரான்-தடிமன் கொண்ட உருளை சிலிக்கான் தட்டு ஒரு இன்சுலேடிங் அடி மூலக்கூறில் வைக்கப்பட்டுள்ளது, உலோக “விரல்கள்” தட்டின் மேற்புறத்தில் உள்ள தொடர்பு உலோகத்திலிருந்து ஒரு விரல்-முட்கரண்டி பாணியில் விரிவடைகின்றன. முக்கியமாக, கட்டை சிலிக்கான் ஃபோட்டான் பிடிப்பு தளங்களாக செயல்படும் ஒரு அவ்வப்போது வடிவத்தில் அமைக்கப்பட்ட வட்ட துளைகளால் நிரப்பப்பட்டுள்ளது. சாதனத்தின் ஒட்டுமொத்த கட்டமைப்பானது பொதுவாக சம்பவ ஒளியை மேற்பரப்பில் தாக்கும் போது கிட்டத்தட்ட 90 billy வளைக்க காரணமாகிறது, இது SI விமானத்துடன் பக்கவாட்டாக பரப்ப அனுமதிக்கிறது. இந்த பக்கவாட்டு பரப்புதல் முறைகள் ஒளியின் பயணத்தின் நீளத்தை அதிகரிக்கின்றன மற்றும் அதை திறம்பட குறைக்கின்றன, இது அதிக ஒளி சார்ந்த தொடர்புகளுக்கு வழிவகுக்கிறது, இதனால் உறிஞ்சுதல் அதிகரித்தது.
ஃபோட்டான் பிடிப்பு கட்டமைப்புகளின் விளைவுகளை நன்கு புரிந்துகொள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒளியியல் உருவகப்படுத்துதல்கள் மற்றும் தத்துவார்த்த பகுப்பாய்வுகளையும் நடத்தினர், மேலும் ஃபோட்டோடெடெக்டர்களை அவற்றுடன் மற்றும் இல்லாமல் ஒப்பிடும் பல சோதனைகளை மேற்கொண்டனர். ஃபோட்டான் பிடிப்பு என்.ஐ.ஆர் ஸ்பெக்ட்ரமில் பிராட்பேண்ட் உறிஞ்சுதல் செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுத்தது, 68% க்கு மேல் 86% உச்சத்துடன் உள்ளது. அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு இசைக்குழுவில், ஃபோட்டான் பிடிப்பு ஃபோட்டோடெக்டரின் உறிஞ்சுதல் குணகம் சாதாரண சிலிக்கானை விட பல மடங்கு அதிகமாக உள்ளது, இது காலியம் ஆர்சனைடை மீறுகிறது. கூடுதலாக, முன்மொழியப்பட்ட வடிவமைப்பு 1μm தடிமனான சிலிக்கான் தகடுகளுக்கானது என்றாலும், CMOS எலக்ட்ரானிக்ஸ் உடன் இணக்கமான 30 என்எம் மற்றும் 100 என்எம் சிலிக்கான் படங்களின் உருவகப்படுத்துதல்கள் இதேபோன்ற மேம்பட்ட செயல்திறனைக் காட்டுகின்றன.
ஒட்டுமொத்தமாக, இந்த ஆய்வின் முடிவுகள் வளர்ந்து வரும் ஃபோட்டானிக்ஸ் பயன்பாடுகளில் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளிமின்னழுத்திகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய மூலோபாயத்தை நிரூபிக்கின்றன. அல்ட்ரா-மெல்லிய சிலிக்கான் அடுக்குகளில் கூட அதிக உறிஞ்சுதலை அடைய முடியும், மேலும் சுற்று ஒட்டுண்ணி கொள்ளளவு குறைவாக வைக்கப்படலாம், இது அதிவேக அமைப்புகளில் முக்கியமானது. கூடுதலாக, முன்மொழியப்பட்ட முறை நவீன CMOS உற்பத்தி செயல்முறைகளுடன் ஒத்துப்போகும், எனவே ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் பாரம்பரிய சுற்றுகளில் ஒருங்கிணைக்கப்படும் விதத்தில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. இதையொட்டி, மலிவு அல்ட்ராஃபாஸ்ட் கணினி நெட்வொர்க்குகள் மற்றும் இமேஜிங் தொழில்நுட்பத்தில் கணிசமான பாய்ச்சல்களுக்கு இது வழிவகுக்கும்.