மெல்லிய சிலிக்கான் ஒளிக்கற்றை கண்டுபிடிப்பானின் புதிய தொழில்நுட்பம்

புதிய தொழில்நுட்பம்மெல்லிய சிலிக்கான் ஒளிக்கற்றை
மெல்லிய ஒளிச்சேர்க்கையில் ஒளி உறிஞ்சுதலை மேம்படுத்த ஃபோட்டான் பிடிப்பு கட்டமைப்புகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.சிலிக்கான் ஒளிக்கற்றைகள்
ஒளியியல் தொடர்புகள், liDAR உணர்தல் மற்றும் மருத்துவ இமேஜிங் உள்ளிட்ட பல வளர்ந்து வரும் பயன்பாடுகளில் ஃபோட்டானிக் அமைப்புகள் விரைவாக ஈர்க்கப்பட்டு வருகின்றன. இருப்பினும், எதிர்கால பொறியியல் தீர்வுகளில் ஃபோட்டானிக்ஸை பரவலாக ஏற்றுக்கொள்வது உற்பத்தி செலவைப் பொறுத்தது.போட்டோடெக்டர்கள், இது பெரும்பாலும் அந்த நோக்கத்திற்காகப் பயன்படுத்தப்படும் குறைக்கடத்தி வகையைப் பொறுத்தது.
பாரம்பரியமாக, சிலிக்கான் (Si) மின்னணுத் துறையில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் குறைக்கடத்தியாக இருந்து வருகிறது, இதனால் பெரும்பாலான தொழில்கள் இந்தப் பொருளைச் சுற்றி முதிர்ச்சியடைந்துள்ளன. துரதிர்ஷ்டவசமாக, காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs) போன்ற பிற குறைக்கடத்திகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​Si, அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு (NIR) நிறமாலையில் ஒப்பீட்டளவில் பலவீனமான ஒளி உறிஞ்சுதல் குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது. இதன் காரணமாக, GaAs மற்றும் தொடர்புடைய உலோகக் கலவைகள் ஃபோட்டானிக் பயன்பாடுகளில் செழித்து வளர்கின்றன, ஆனால் பெரும்பாலான மின்னணுவியல் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படும் பாரம்பரிய நிரப்பு உலோக-ஆக்சைடு குறைக்கடத்தி (CMOS) செயல்முறைகளுடன் இணக்கமாக இல்லை. இது அவற்றின் உற்பத்தி செலவுகளில் கூர்மையான அதிகரிப்புக்கு வழிவகுத்தது.
சிலிக்கானில் அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு உறிஞ்சுதலை பெரிதும் மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு வழியை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டுபிடித்துள்ளனர், இது உயர் செயல்திறன் கொண்ட ஃபோட்டானிக் சாதனங்களில் செலவுக் குறைப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும், மேலும் UC டேவிஸ் ஆராய்ச்சி குழு சிலிக்கான் மெல்லிய படலங்களில் ஒளி உறிஞ்சுதலை பெரிதும் மேம்படுத்த ஒரு புதிய உத்தியை முன்னோடியாகக் கொண்டுள்ளது. அட்வான்ஸ்டு ஃபோட்டானிக்ஸ் நெக்ஸஸில் உள்ள அவர்களின் சமீபத்திய ஆய்வறிக்கையில், அவர்கள் முதல் முறையாக ஒளியைப் பிடிக்கும் மைக்ரோ - மற்றும் நானோ-மேற்பரப்பு கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஃபோட்டோடெக்டரின் சோதனை ஆர்ப்பாட்டத்தை நிரூபிக்கிறார்கள், GaAs மற்றும் பிற III-V குழு குறைக்கடத்திகளுடன் ஒப்பிடக்கூடிய முன்னோடியில்லாத செயல்திறன் மேம்பாடுகளை அடைகிறார்கள். ஃபோட்டோடெக்டர் ஒரு இன்சுலேடிங் அடி மூலக்கூறில் வைக்கப்பட்டுள்ள மைக்ரான்-தடிமனான உருளை வடிவ சிலிக்கான் தகட்டைக் கொண்டுள்ளது, தட்டின் மேற்புறத்தில் உள்ள தொடர்பு உலோகத்திலிருந்து விரல்-முட்கரண்டி பாணியில் உலோக "விரல்கள்" நீண்டுள்ளது. முக்கியமாக, கட்டியான சிலிக்கான் ஃபோட்டான் பிடிப்பு தளங்களாகச் செயல்படும் ஒரு குறிப்பிட்ட கால வடிவத்தில் அமைக்கப்பட்ட வட்ட துளைகளால் நிரப்பப்படுகிறது. சாதனத்தின் ஒட்டுமொத்த அமைப்பு, பொதுவாக விழும் ஒளி மேற்பரப்பைத் தாக்கும் போது கிட்டத்தட்ட 90° வளைந்து, Si தளத்துடன் பக்கவாட்டில் பரவ அனுமதிக்கிறது. இந்த பக்கவாட்டு பரவல் முறைகள் ஒளியின் பயணத்தின் நீளத்தை அதிகரித்து, அதை திறம்பட மெதுவாக்குகின்றன, இதனால் அதிக ஒளி-பொருள் தொடர்புகள் ஏற்படுகின்றன, இதனால் உறிஞ்சுதல் அதிகரிக்கிறது.
ஃபோட்டான் பிடிப்பு கட்டமைப்புகளின் விளைவுகளை நன்கு புரிந்துகொள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆப்டிகல் சிமுலேஷன்கள் மற்றும் தத்துவார்த்த பகுப்பாய்வுகளையும் நடத்தினர், மேலும் ஃபோட்டோடெக்டர்களை அவற்றுடன் மற்றும் இல்லாமல் ஒப்பிட்டு பல சோதனைகளை நடத்தினர். ஃபோட்டான் பிடிப்பு NIR ஸ்பெக்ட்ரமில் பிராட்பேண்ட் உறிஞ்சுதல் செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுத்தது, 86% உச்சத்துடன் 68% க்கு மேல் இருந்தது என்பதைக் கண்டறிந்தனர். அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு பட்டையில், ஃபோட்டான் பிடிப்பு ஃபோட்டோடெக்டரின் உறிஞ்சுதல் குணகம் சாதாரண சிலிக்கானை விட பல மடங்கு அதிகமாக உள்ளது, இது காலியம் ஆர்சனைடை விட அதிகமாக உள்ளது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. கூடுதலாக, முன்மொழியப்பட்ட வடிவமைப்பு 1μm தடிமன் கொண்ட சிலிக்கான் தகடுகளுக்கானது என்றாலும், CMOS மின்னணுவியலுடன் இணக்கமான 30 nm மற்றும் 100 nm சிலிக்கான் படங்களின் உருவகப்படுத்துதல்கள் இதேபோன்ற மேம்பட்ட செயல்திறனைக் காட்டுகின்றன.
ஒட்டுமொத்தமாக, இந்த ஆய்வின் முடிவுகள், வளர்ந்து வரும் ஃபோட்டானிக்ஸ் பயன்பாடுகளில் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஃபோட்டோடெக்டர்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய உத்தியை நிரூபிக்கின்றன. மிக மெல்லிய சிலிக்கான் அடுக்குகளில் கூட அதிக உறிஞ்சுதலை அடைய முடியும், மேலும் சுற்றுகளின் ஒட்டுண்ணி கொள்ளளவை குறைவாக வைத்திருக்க முடியும், இது அதிவேக அமைப்புகளில் முக்கியமானது. கூடுதலாக, முன்மொழியப்பட்ட முறை நவீன CMOS உற்பத்தி செயல்முறைகளுடன் இணக்கமானது, எனவே ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் பாரம்பரிய சுற்றுகளில் ஒருங்கிணைக்கப்படும் விதத்தில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. இது, மலிவு விலையில் அதிவேக கணினி நெட்வொர்க்குகள் மற்றும் இமேஜிங் தொழில்நுட்பத்தில் கணிசமான முன்னேற்றங்களுக்கு வழி வகுக்கும்.