Nova tecnulugia difotodetector di silicone sottile
E strutture di cattura di fotoni sò aduprate per migliurà l'assorbimentu di luce in i materiali fini.fotodetettori di silicone
I sistemi fotonici stanu guadagnendu rapidamente trazione in parechje applicazioni emergenti, cumprese e cumunicazioni ottiche, u rilevamentu liDAR è l'imaghjini mediche. Tuttavia, l'adozione diffusa di a fotonica in e future soluzioni ingegneristiche dipende da u costu di fabricazione.fotodetettori, chì à u so tornu dipende in gran parte da u tipu di semiconduttore utilizatu per questu scopu.
Tradizionalmente, u siliciu (Si) hè statu u semiconduttore u più omnipresente in l'industria elettronica, à tal puntu chì a maiò parte di l'industrie sò maturate intornu à questu materiale. Sfurtunatamente, u Si hà un coefficientu d'assorbimentu di a luce relativamente debule in u spettru vicinu à l'infrarossu (NIR) paragunatu à altri semiconduttori cum'è l'arseniuru di galliu (GaAs). Per via di questu, u GaAs è e leghe correlate prosperanu in l'applicazioni fotoniche, ma ùn sò micca cumpatibili cù i prucessi tradiziunali di semiconduttori cumplementari di metallo-ossidu (CMOS) utilizati in a pruduzzione di a maiò parte di l'elettronica. Questu hà purtatu à un forte aumentu di i so costi di fabricazione.
I circadori anu cuncipitu un modu per migliurà assai l'assorbimentu di l'infrarossu vicinu in u siliciu, ciò chì puderia purtà à riduzioni di i costi in i dispositivi fotonici à alte prestazioni, è una squadra di ricerca di UC Davis hè pioniera in una nova strategia per migliurà assai l'assorbimentu di a luce in i film sottili di siliciu. In u so ultimu articulu à Advanced Photonics Nexus, dimustranu per a prima volta una dimostrazione sperimentale di un fotodetector à basa di siliciu cù strutture micro è nano-superficiali chì catturanu a luce, ottenendu miglioramenti di prestazioni senza precedenti paragunabili à GaAs è altri semiconduttori di u gruppu III-V. U fotodetector hè custituitu da una piastra di siliciu cilindrica di spessore micron posta nantu à un substratu isolante, cù "dita" metalliche chì si estendenu in modu da forchetta da u metallu di cuntattu in cima à a piastra. Impurtantemente, u siliciu grumosu hè pienu di fori circulari disposti in un mudellu periodicu chì agiscenu cum'è siti di cattura di fotoni. A struttura generale di u dispusitivu face chì a luce nurmalmente incidente si pieghi di quasi 90° quandu tocca a superficia, permettenduli di propagà si lateralmente longu u pianu Si. Questi modi di propagazione laterale aumentanu a lunghezza di u viaghju di a luce è a rallentanu efficacemente, purtendu à più interazioni luce-materia è dunque à una maggiore assorbimentu.
I circadori anu ancu realizatu simulazioni ottiche è analisi teoriche per capisce megliu l'effetti di e strutture di cattura di fotoni, è anu realizatu parechji esperimenti paragunendu i fotodetectori cù è senza elli. Anu trovu chì a cattura di fotoni hà purtatu à un miglioramentu significativu di l'efficienza di assorbimentu di a banda larga in u spettru NIR, stendu sopra à u 68% cù un piccu di l'86%. Hè da nutà chì in a banda infrarossa vicina, u coefficientu di assorbimentu di u fotodetector di cattura di fotoni hè parechje volte più altu di quellu di u siliciu ordinariu, superendu l'arseniuru di galliu. Inoltre, ancu s'è u cuncepimentu prupostu hè per piastre di siliciu di 1 μm di spessore, e simulazioni di filmi di siliciu di 30 nm è 100 nm cumpatibili cù l'elettronica CMOS mostranu prestazioni migliorate simili.
In generale, i risultati di questu studiu dimustranu una strategia promettente per migliurà e prestazioni di i fotodetectori à basa di siliciu in l'applicazioni fotoniche emergenti. Un assorbimentu elevatu pò esse ottenutu ancu in strati di siliciu ultra-sottili, è a capacità parassita di u circuitu pò esse mantenuta bassa, ciò chì hè cruciale in i sistemi à alta velocità. Inoltre, u metudu prupostu hè cumpatibile cù i prucessi di fabricazione CMOS muderni è dunque hà u putenziale di rivoluzionà u modu in cui l'optoelettronica hè integrata in i circuiti tradiziunali. Questu, à u so tornu, puderia apre a strada à salti sustanziali in e rete informatiche ultraveloci accessibili è in a tecnulugia di imaging.
Data di publicazione: 12 di nuvembre di u 2024