ʻEnehana hou o ka photodetector silicon lahilahi

ʻenehana hou omea ʻike kiʻi silicon lahilahi
Hoʻohana ʻia nā ʻano hopu photon e hoʻonui i ka omo ʻana o ka mālamalama i nā ʻano lahilahi.nā mea ʻike kiʻi silicon
Ke loaʻa koke nei nā ʻōnaehana Photonic i ka mana ma nā noi hou he nui, me nā kamaʻilio optical, ka ʻike liDAR, a me nā kiʻi lapaʻau. Eia nō naʻe, ʻo ka hoʻohana nui ʻana o nā photonics i nā hoʻonā ʻenekinia e hiki mai ana e pili ana i ke kumukūʻai o ka hana ʻana.nā mea nānā kiʻi, ʻo ia hoʻi e hilinaʻi nui ʻia ana i ke ʻano o ka semiconductor i hoʻohana ʻia no ia kumu.
ʻO ka mea maʻamau, ʻo silicon (Si) ka semiconductor i ʻike nui ʻia ma ka ʻoihana uila, a hiki i ka hapa nui o nā ʻoihana i oʻo a puni kēia mea. ʻO ka mea pōʻino, he nāwaliwali ka coefficient absorption light o Si ma ka spectrum infrared kokoke (NIR) i hoʻohālikelike ʻia me nā semiconductors ʻē aʻe e like me gallium arsenide (GaAs). Ma muli o kēia, ke ulu nei ʻo GaAs a me nā mea hoʻohui pili i nā noi photonic akā ʻaʻole kūpono me nā kaʻina hana complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) kuʻuna i hoʻohana ʻia i ka hana ʻana o ka hapa nui o nā uila. Ua alakaʻi kēia i ka piʻi nui ʻana o kā lākou kumukūʻai hana.
Ua hoʻolālā nā kānaka noiʻi i kahi ala e hoʻonui nui ai i ka absorption kokoke i ka infrared i loko o ka silicon, kahi e alakaʻi ai i ka hoʻemi ʻana i ke kumukūʻai i nā mea photonic hana kiʻekiʻe, a ke alakaʻi nei kahi hui noiʻi UC Davis i kahi hoʻolālā hou e hoʻomaikaʻi nui ai i ka absorption māmā i nā kiʻiʻoniʻoni lahilahi silicon. Ma kā lākou pepa hou loa ma Advanced Photonics Nexus, hōʻike lākou no ka manawa mua i kahi hōʻike hoʻokolohua o kahi photodetector i hoʻokumu ʻia i ka silicon me nā ʻano micro - a me nā nano-surface e hopu ana i ka mālamalama, e hoʻokō ana i nā hoʻomaikaʻi hana i hoʻohālikelike ʻole ʻia me GaAs a me nā semiconductors hui III-V ʻē aʻe. Aia ka photodetector i kahi papa silicon cylindrical micron-mānoanoa i kau ʻia ma luna o kahi substrate insulating, me nā "manamana lima" metala e hoʻolōʻihi ana i ke ʻano manamana lima mai ka metala pili ma ka piko o ka pā. ʻO ka mea nui, ua hoʻopiha ʻia ka silicon puʻupuʻu me nā lua pōʻai i hoʻonohonoho ʻia i kahi ʻano periodic e hana ana ma ke ʻano he mau wahi hopu photon. ʻO ke ʻano holoʻokoʻa o ka mea hana e hoʻoulu ai i ka mālamalama maʻamau e kūlou ma kahi o 90° ke paʻi i ka ʻili, e ʻae ana iā ia e hoʻolaha ma ka ʻaoʻao ma ka mokulele Si. Hoʻonui kēia mau ʻano hoʻolaha ʻaoʻao i ka lōʻihi o ka huakaʻi o ka mālamalama a hoʻolohi pono iā ia, e alakaʻi ana i ka pilina o ka mālamalama-mea a pēlā e hoʻonui ai i ka omo ʻana.
Ua hana pū nā mea noiʻi i nā simulations optical a me nā loiloi theoretical e hoʻomaopopo maikaʻi i nā hopena o nā ʻano hopu photon, a ua hana i kekahi mau hoʻokolohua e hoʻohālikelike ana i nā photodetectors me a me ka ʻole o lākou. Ua ʻike lākou ua alakaʻi ka hopu photon i kahi hoʻomaikaʻi koʻikoʻi i ka pono o ka absorption broadband i ka spectrum NIR, e noho ana ma luna o 68% me ka piko o 86%. He mea kūpono ke hoʻomaopopo ʻana i loko o ka band infrared kokoke, ʻoi aku ka nui o ke coefficient absorption o ka photon capture photodetector ma mua o ka silicon maʻamau, ʻoi aku ka nui ma mua o ka gallium arsenide. Eia kekahi, ʻoiai ʻo ka hoʻolālā i manaʻo ʻia no nā papa silicon mānoanoa 1μm, ʻo nā simulations o nā kiʻiʻoniʻoni silicon 30 nm a me 100 nm e kūlike me nā electronics CMOS e hōʻike ana i ka hana hoʻonui like.
Ma keʻano holoʻokoʻa, hōʻike nā hopena o kēia noiʻi i kahi hoʻolālā hoʻohiki no ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hana o nā photodetectors e pili ana i ka silicon i nā noi photonics e kū mai ana. Hiki ke hoʻokō ʻia ka absorption kiʻekiʻe ma nā papa silicon ultra-thin, a hiki ke mālama ʻia ka capacitance parasitic o ke kaapuni i ka haʻahaʻa, he mea koʻikoʻi ia i nā ʻōnaehana wikiwiki. Eia kekahi, kūpono ke ʻano hana i manaʻo ʻia me nā kaʻina hana CMOS hou a no laila he hiki ke hoʻololi i ke ʻano o ka hoʻohui ʻana o ka optoelectronics i nā kaapuni kuʻuna. ʻO kēia, ma ka huli ʻana, hiki ke hoʻomākaukau i ke ala no nā lele nui i nā pūnaewele kamepiula ultrafast kūpono a me ka ʻenehana kiʻi.