ʻO ka ʻenehana hou o ka mea ʻike kiʻi silika lahilahi

ʻenehana hou omea ʻike kiʻi kiʻi ʻoniʻoni
Hoʻohana ʻia nā hale kiʻi kiʻi kiʻi no ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka lawe māmā ʻana i ka lahilahinā mea nānā kiʻi kiʻi silika
Ke loaʻa wikiwiki nei nā ʻōnaehana Photonic i nā noi e puka mai nei, me nā kamaʻilio optical, liDAR sensing, a me ke kiʻi lāʻau lapaʻau. Eia nō naʻe, ʻo ka hoʻolaha nui ʻana o nā photonics i nā hopena ʻenekinia e hiki mai ana ma muli o ke kumukūʻai o ka hana ʻananā mea nānā kiʻi, ʻo ia hoʻi ka hilinaʻi nui i ke ʻano o ka semiconductor i hoʻohana ʻia no ia kumu.
ʻO ka mea maʻamau, ʻo ka silicon (Si) ka semiconductor nui loa ma ka ʻoihana uila, no laila ua ulu ka hapa nui o nā ʻoihana a puni kēia mea. ʻO ka mea pōʻino, ʻoi aku ka nāwaliwali o ka hoʻoheheʻe māmā ʻana o Si i ka spectrum infrared kokoke (NIR) i hoʻohālikelike ʻia me nā semiconductors ʻē aʻe e like me ka gallium arsenide (GaAs). Ma muli o kēia, ulu maikaʻi nā GaA a me nā alloys pili i nā noi photonic akā ʻaʻole kūpono me nā kaʻina hana kuʻuna metala-oxide semiconductor (CMOS) i hoʻohana ʻia i ka hana ʻana o ka hapa nui o ka uila. Ua alakaʻi kēia i ka piʻi nui o kā lākou mau kumukūʻai hana.
Ua noʻonoʻo ka poʻe noiʻi i kahi ala e hoʻonui nui ai i ka absorption kokoke-infrared i loko o ke silika, hiki ke alakaʻi i ka hoʻemi ʻana i ke kumukūʻai o nā mea hana photonic kiʻekiʻe, a ke kau nei kahi hui noiʻi UC Davis i kahi hoʻolālā hou e hoʻomaikaʻi nui ai i ka absorption māmā i nā kiʻiʻoniʻoni lahilahi. Ma kā lākou pepa hou loa ma Advanced Photonics Nexus, hōʻike lākou no ka manawa mua i kahi hōʻike hoʻokolohua o kahi kiʻi kiʻi kiʻi kiʻi kiʻi me nā micro-hopu māmā - a me nā kūkulu nano-surface, e loaʻa ana i nā hoʻomaikaʻi hana ʻike ʻole i hoʻohālikelike ʻia me GaA a me nā semiconductors hui III-V. . Aia ka mea ʻike kiʻi kiʻi i kahi pā silikona cylindrical micron mānoanoa i kau ʻia ma luna o kahi substrate insulating, me nā "manamana" metala e hohola ana ma ke ʻano manamana lima mai ka metala pili ma luna o ka pā. ʻO ka mea nui, ua hoʻopiha ʻia ka silikoni puʻupuʻu me nā puka pōʻai i hoʻonohonoho ʻia i loko o ke ʻano maʻamau e like me nā pae kiʻi kiʻi photon. ʻO ke ʻano holoʻokoʻa o ka hāmeʻa e piʻo ai ke kukui maʻamau ma kahi o 90° i ka wā e pā ai i ka ʻili, e ʻae iā ia e hoʻolaha ma ka ʻaoʻao ma ka mokulele Si. Hoʻonui kēia mau ʻano hoʻolaha ʻaoʻao i ka lōʻihi o ka hele ʻana o ka māmā a hoʻolohi maikaʻi iā ia, e alakaʻi ana i ka hoʻopili ʻana i nā mea māmā a pēlā e hoʻonui ai i ka absorption.
Ua hana pū ka poʻe noiʻi i nā simulation optical a me nā kānana theoretical no ka hoʻomaopopo maikaʻi ʻana i nā hopena o nā hale 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 ʻo ka hopu ʻana i ka photon i alakaʻi i kahi hoʻomaikaʻi koʻikoʻi o ka hoʻokō ʻana o ka broadband absorption i ka spectrum NIR, e noho ana ma luna o 68% me kahi kiʻekiʻe o 86%. Pono e hoʻomaopopo ʻia i loko o ka puʻupuʻu infrared kokoke, ʻoi aku ka nui o ka coefficient absorption o ka photon capture photodetector ma mua o ka silika maʻamau, ʻoi aku ka nui o ka gallium arsenide. Eia kekahi, ʻoiai ʻo ka hoʻolālā i manaʻo ʻia no nā papa silika mānoanoa 1μm, ʻo nā simulation o 30 nm a me 100 nm kiʻi ʻoniʻoni i kūpono me CMOS electronics e hōʻike i ka hana hoʻonui like.
ʻO ka holoʻokoʻa, hōʻike nā hopena o kēia haʻawina i kahi hoʻolālā hoʻohiki no ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hana o nā photodetectors kumu silika i nā noi photonics e puka mai ana. Hiki ke hoʻokō ʻia ka hoʻoheheʻe kiʻekiʻe i loko o nā ʻāpana silikona ultra-thin, a hiki ke mālama haʻahaʻa i ka capacitance parasitic o ke kaapuni, he mea koʻikoʻi i nā ʻōnaehana kiʻekiʻe. Eia kekahi, kūpono ke ʻano i manaʻo ʻia me nā kaʻina hana CMOS hou a no laila hiki ke hoʻololi i ke ʻano o ka optoelectronics i hoʻohui ʻia i nā kaʻa kuʻuna. Hiki i kēia ke wehe i ke ala no ka lele nui ʻana i nā ʻenehana kamepiula ultrafast kūpono a me ka ʻenehana kiʻi kiʻi.