மெல்லிய சிலிக்கான் ஒளி உணரியின் புதிய தொழில்நுட்பம்

புதிய தொழில்நுட்பம்மெல்லிய சிலிக்கான் ஒளி உணரி
மெல்லிய படலங்களில் ஒளி உறிஞ்சுதலை மேம்படுத்த, ஃபோட்டான் பிடிப்பு கட்டமைப்புகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.சிலிக்கான் ஒளி உணரிகள்
ஒளியியல் தகவல் தொடர்பு, லிடார் உணர்தல் மற்றும் மருத்துவப் படமாக்கம் உள்ளிட்ட பல வளர்ந்து வரும் பயன்பாடுகளில் ஃபோட்டானிக் அமைப்புகள் வேகமாக முக்கியத்துவம் பெற்று வருகின்றன. இருப்பினும், எதிர்காலப் பொறியியல் தீர்வுகளில் ஃபோட்டானிக்ஸின் பரவலான பயன்பாடு, உற்பத்திச் செலவைப் பொறுத்தே அமைகிறது.போட்டோடெக்டர்கள்அது, அந்த நோக்கத்திற்காகப் பயன்படுத்தப்படும் குறைக்கடத்தியின் வகையை பெருமளவில் சார்ந்துள்ளது.
பாரம்பரியமாக, மின்னணுவியல் துறையில் சிலிக்கான் (Si) மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு குறைக்கடத்தியாக இருந்து வருகிறது; அந்த அளவிற்கு, பெரும்பாலான தொழில்கள் இந்தப் பொருளை மையமாகக் கொண்டே வளர்ச்சி அடைந்துள்ளன. துரதிர்ஷ்டவசமாக, காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs) போன்ற பிற குறைக்கடத்திகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​சிலிக்கான் அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு (NIR) நிறமாலையில் ஒப்பீட்டளவில் பலவீனமான ஒளி உறிஞ்சும் குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது. இதன் காரணமாக, GaAs மற்றும் அது தொடர்பான கலப்புலோகங்கள் ஒளியியல் பயன்பாடுகளில் சிறந்து விளங்குகின்றன, ஆனால் பெரும்பாலான மின்னணுவியல் பொருட்களின் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படும் பாரம்பரிய காம்ப்ளிமென்டரி மெட்டல்-ஆக்சைடு செமிகண்டக்டர் (CMOS) செயல்முறைகளுடன் அவை இணக்கமாக இல்லை. இது அவற்றின் உற்பத்திச் செலவுகளில் ஒரு கூர்மையான அதிகரிப்புக்கு வழிவகுத்தது.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிலிக்கானில் அகச்சிவப்புக் கதிர் உறிஞ்சுதலை பெருமளவில் மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு வழியைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர், இது உயர் செயல்திறன் கொண்ட ஃபோட்டானிக் சாதனங்களின் விலைக் குறைப்புக்கு வழிவகுக்கும். மேலும், சிலிக்கான் மென்படலங்களில் ஒளி உறிஞ்சுதலை பெருமளவில் மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு புதிய உத்தியை யூசி டேவிஸ் ஆராய்ச்சிக் குழு ஒன்று முன்னோடியாகக் கையாண்டு வருகிறது. அட்வான்ஸ்டு ஃபோட்டானிக்ஸ் நெக்ஸஸ் இதழில் வெளியான தங்களின் சமீபத்திய ஆய்வறிக்கையில், ஒளியைப் பிடிக்கும் நுண் மற்றும் நானோ-மேற்பரப்பு கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளி உணரியின் சோதனை விளக்கத்தை அவர்கள் முதன்முறையாக வெளிப்படுத்தியுள்ளனர். இதன் மூலம், GaAs மற்றும் பிற III-V குழு குறைக்கடத்திகளுக்கு இணையான, முன்னெப்போதும் இல்லாத செயல்திறன் மேம்பாடுகளை அவர்கள் அடைந்துள்ளனர். இந்த ஒளி உணரியானது, ஒரு மின்காப்புத் தளத்தின் மீது வைக்கப்பட்டுள்ள மைக்ரான் தடிமன் கொண்ட உருளை வடிவ சிலிக்கான் தகட்டைக் கொண்டுள்ளது. தகட்டின் மேற்புறத்தில் உள்ள தொடு உலோகத்திலிருந்து, உலோக "விரல்கள்" விரல்-முட்கரண்டி வடிவத்தில் நீண்டுள்ளன. முக்கியமாக, இந்த மேடுபள்ளமான சிலிக்கான், ஃபோட்டான் பிடிப்புத் தளங்களாகச் செயல்படும், சீரான இடைவெளியில் அமைக்கப்பட்ட வட்டத் துளைகளால் நிரப்பப்பட்டுள்ளது. இந்தச் சாதனத்தின் ஒட்டுமொத்தக் கட்டமைப்பானது, செங்குத்தாக விழும் ஒளியானது அதன் மேற்பரப்பில் படும்போது கிட்டத்தட்ட 90° கோணத்தில் வளைவதற்குக் காரணமாகிறது. இது, அந்த ஒளியானது சிலிக்கான் தளத்தின் வழியே பக்கவாட்டாகப் பரவ அனுமதிக்கிறது. இந்தப் பக்கவாட்டுப் பரவல் முறைகள் ஒளியின் பயணத் தூரத்தை அதிகரித்து, அதைத் திறம்பட மெதுவாக்குகின்றன. இதனால், ஒளிக்கும் பொருளுக்கும் இடையிலான இடைவினைகள் அதிகரித்து, அதன் விளைவாக உறிஞ்சுதலும் அதிகரிக்கிறது.
ஆராய்ச்சியாளர்கள், ஃபோட்டான் பிடிப்பு கட்டமைப்புகளின் விளைவுகளை நன்கு புரிந்துகொள்வதற்காக, ஒளியியல் உருவகப்படுத்துதல்களையும் கோட்பாட்டுப் பகுப்பாய்வுகளையும் மேற்கொண்டனர். மேலும், அவை உள்ள மற்றும் இல்லாத ஒளி உணரிகளை ஒப்பிட்டுப் பல சோதனைகளையும் நடத்தினர். ஃபோட்டான் பிடிப்பு, அண்மை அகச்சிவப்பு (NIR) நிறமாலையில் அகன்ற அலைவரிசை உறிஞ்சும் திறனில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுத்தது என்றும், அது 86% என்ற உச்சத்துடன் 68%-க்கு மேல் நிலைத்திருந்தது என்றும் அவர்கள் கண்டறிந்தனர். அண்மை அகச்சிவப்புப் பட்டையில், ஃபோட்டான் பிடிப்பு ஒளி உணரியின் உறிஞ்சும் குணகம், சாதாரண சிலிக்கானை விடப் பல மடங்கு அதிகமாக இருப்பதுடன், காலியம் ஆர்சனைடையும் மிஞ்சுகிறது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. மேலும், முன்மொழியப்பட்ட வடிவமைப்பு 1μm தடிமன் கொண்ட சிலிக்கான் தகடுகளுக்கானதாக இருந்தாலும், CMOS மின்னணுவியலுடன் இணக்கமான 30 nm மற்றும் 100 nm சிலிக்கான் படலங்களின் உருவகப்படுத்துதல்களும் இதேபோன்ற மேம்பட்ட செயல்திறனைக் காட்டுகின்றன.
ஒட்டுமொத்தமாக, இந்த ஆய்வின் முடிவுகள், வளர்ந்து வரும் ஒளியியல் பயன்பாடுகளில் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளி உணரிகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய உத்தியை வெளிப்படுத்துகின்றன. மிக மெல்லிய சிலிக்கான் அடுக்குகளில்கூட அதிக உறிஞ்சுதலை அடைய முடியும், மேலும் சுற்றின் தேவையற்ற மின்தேக்கத்தைக் குறைவாக வைத்திருக்க முடியும், இது அதிவேக அமைப்புகளில் மிகவும் முக்கியமானதாகும். கூடுதலாக, முன்மொழியப்பட்ட இந்த முறையானது நவீன CMOS உற்பத்தி செயல்முறைகளுடன் இணக்கமானது, எனவே ஒளியியல் மின்னணுவியல் பாரம்பரிய சுற்றுகளில் ஒருங்கிணைக்கப்படும் விதத்தில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. இது, மலிவு விலையிலான அதிவேக கணினி வலையமைப்புகள் மற்றும் படமாக்கல் தொழில்நுட்பத்தில் கணிசமான முன்னேற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும்.