نېپىز كرېمنىي فوتودېتېكتورىنىڭ يېڭى تېخنىكىسى

يېڭى تېخنىكىسىنېپىز كرېمنىي فوتودېتېكتورى
فوتون تۇتۇش قۇرۇلمىلىرى نېپىز ماددىلاردا نۇرنىڭ سۈمۈرۈلۈشىنى كۈچەيتىش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ.كرېمنىي فوتودېتېكتورلىرى
فوتون سىستېمىسى ئوپتىكىلىق ئالاقە، liDAR سېزىش ۋە داۋالاش سۈرەتكە ئېلىش قاتارلىق نۇرغۇن يېڭىدىن گۈللىنىۋاتقان قوللىنىشچان ساھەلەردە تېز سۈرئەتتە ئومۇملىشىۋاتىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، فوتون سىستېمىسىنىڭ كەلگۈسىدىكى قۇرۇلۇش چارىلىرىدە كەڭ كۆلەمدە قوللىنىلىشى ئىشلەپچىقىرىش تەننەرخىگە باغلىق.Photodetectors، بۇ ئۆز نۆۋىتىدە ئاساسلىقى شۇ مەقسەتتە ئىشلىتىلىدىغان يېرىم ئۆتكۈزگۈچنىڭ تۈرىگە باغلىق.
ئەنئەنىۋى جەھەتتىن ئېيتقاندا، كرېمنىي (Si) ئېلېكترون سانائىتىدە ئەڭ كۆپ ئىشلىتىلىدىغان يېرىم ئۆتكۈزگۈچ بولۇپ كەلگەن، شۇڭا كۆپ قىسىم كەسىپلەر بۇ ماتېرىيال ئەتراپىدا تەرەققىي قىلغان. ئەپسۇسكى، Si نىڭ يېقىن ئىنفىرا قىزىل نۇر (NIR) سپېكتىرىدا نۇرنى يۇتۇش كوئېففىتسېنتى گاللىي ئارسېنىد (GaAs) قاتارلىق باشقا يېرىم ئۆتكۈزگۈچلەرگە سېلىشتۇرغاندا نىسبەتەن ئاجىز. شۇڭلاشقا، GaAs ۋە ئۇنىڭغا مۇناسىۋەتلىك قېتىشمىلار فوتون ئىشلىتىشتە ياخشى تەرەققىي قىلماقتا، ئەمما كۆپىنچە ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرىنى ئىشلەپچىقىرىشتا ئىشلىتىلىدىغان ئەنئەنىۋى تولۇقلىغۇچى مېتال ئوكسىد يېرىم ئۆتكۈزگۈچ (CMOS) جەريانلىرى بىلەن ماس كەلمەيدۇ. بۇ ئۇلارنىڭ ئىشلەپچىقىرىش تەننەرخىنىڭ زور دەرىجىدە ئېشىشىغا سەۋەب بولدى.
تەتقىقاتچىلار كرېمنىيدىكى يېقىن ئىنفىرا قىزىل نۇرنىڭ سۈمۈرۈلۈشىنى زور دەرىجىدە ئاشۇرۇشنىڭ بىر ئۇسۇلىنى ئىجاد قىلدى، بۇ يۇقىرى ئىقتىدارلىق فوتون ئۈسكۈنىلىرىنىڭ تەننەرخىنى تۆۋەنلىتىشكە ياردەم بېرىشى مۇمكىن، ھەمدە UC Davis تەتقىقات گۇرۇپپىسى كرېمنىي نېپىز پەردىلىرىدىكى نۇرنىڭ سۈمۈرۈلۈشىنى زور دەرىجىدە ياخشىلاش ئۈچۈن يېڭى بىر ئىستراتېگىيە تۈزۈشكە باشلامچىلىق قىلماقتا. ئۇلار Advanced Photonics Nexus ژۇرنىلىدا ئېلان قىلغان ئەڭ يېڭى ماقالىسىدە، نۇر تۇتۇش مىكرو ۋە نانو يۈزەكى قۇرۇلمىسىغا ئىگە كرېمنىي ئاساسلىق فوتودېتېكتورنىڭ سىناق كۆرسىتىشىنى تۇنجى قېتىم كۆرسىتىپ، GaAs ۋە باشقا III-V گۇرۇپپا يېرىم ئۆتكۈزگۈچلىرىگە سېلىشتۇرغاندا مىسلىسىز ئىقتىدار ياخشىلىنىشىغا ئېرىشتى. فوتودېتېكتور ئىزولياتورلۇق ئاساسقا قويۇلغان مىكرون قېلىنلىقتىكى سىلىندىر شەكىللىك كرېمنىي تاختىسىدىن تەركىب تاپقان بولۇپ، مېتال «بارماقلار» تاختىنىڭ ئۈستى تەرىپىدىكى تېگىش مېتالىدىن بارماق چاتال شەكلىدە سوزۇلغان. مۇھىمى، تۈگۈنچە كرېمنىي دەۋرىي شەكىلدە تىزىلغان ئايلانما تۆشۈكلەر بىلەن تولدۇرۇلغان بولۇپ، ئۇلار فوتون تۇتۇش ئورنى رولىنى ئوينايدۇ. ئۈسكۈنىنىڭ ئومۇمىي قۇرۇلمىسى ئادەتتە چۈشكەن نۇرنىڭ يۈزەگە چۈشكەندە دېگۈدەك 90 گرادۇس ئېگىلىپ، Si تۈزلەڭلىكى بويىچە يان تەرەپكە تارقىلىشىغا يول قويىدۇ. بۇ يان تەرەپتىكى تارقىلىش شەكىللىرى نۇرنىڭ يۈرۈش ئۇزۇنلۇقىنى ئۇزارتىدۇ ۋە ئۈنۈملۈك ھالدا ئۇنى ئاستىلىتىدۇ، بۇنىڭ بىلەن نۇر-ماددىنىڭ ئۆزئارا تەسىرى كۈچىيىدۇ ۋە شۇنىڭ بىلەن يۇتۇلۇش كۈچى ئاشىدۇ.
تەتقىقاتچىلار يەنە فوتون تۇتۇش قۇرۇلمىسىنىڭ تەسىرىنى تېخىمۇ ياخشى چۈشىنىش ئۈچۈن ئوپتىكىلىق سىمۇلياتسىيە ۋە نەزەرىيەۋى ئانالىزلارنى ئېلىپ باردى، شۇنداقلا فوتودېتېكتورلارنى ئۇلار بىلەن ۋە ئۇلارسىز سېلىشتۇرۇپ بىر قانچە سىناق ئېلىپ باردى. ئۇلار فوتون تۇتۇشنىڭ NIR سپېكتىرىدىكى كەڭ بەلباغلىق تورنىڭ يۇتۇش ئۈنۈمىنى كۆرۈنەرلىك ياخشىلىغانلىقىنى، ئەڭ يۇقىرى نۇقتىسى %68 تىن %86 گە يەتكەنلىكىنى بايقىدى. يېقىن ئىنفىرا قىزىل نۇر بەلبېغىدا، فوتون تۇتۇش فوتودېتېكتورىنىڭ يۇتۇش كوئېففىتسېنتى ئادەتتىكى كرېمنىينىڭكىدىن نەچچە ھەسسە يۇقىرى بولۇپ، گاللىي ئارسېنىدتىن ئېشىپ كەتكەنلىكىنى ئالاھىدە تىلغا ئېلىشقا ئەرزىيدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، تەكلىپ قىلىنغان لايىھە 1μm قېلىنلىقتىكى كرېمنىي تاختىلىرى ئۈچۈن بولسىمۇ، CMOS ئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلىرى بىلەن ماس كېلىدىغان 30nm ۋە 100nm كرېمنىي پەردىلىرىنىڭ سىمۇلياتسىيەسى ئوخشاش ياخشىلانغان ئىقتىدارنى كۆرسەتتى.
ئومۇمەن قىلىپ ئېيتقاندا، بۇ تەتقىقاتنىڭ نەتىجىسى يېڭىدىن گۈللىنىۋاتقان فوتونىك قوللىنىشچان پروگراممىلاردا كرېمنىي ئاساسلىق فوتودېتېكتورلارنىڭ ئىقتىدارىنى ياخشىلاش ئۈچۈن ئۈمىدۋار ئىستراتېگىيە بارلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. ھەتتا ئىنتايىن نېپىز كرېمنىي قەۋىتىدىمۇ يۇقىرى سۈمۈرۈلۈشكە ئېرىشكىلى بولىدۇ، ھەمدە توك يولىنىڭ پارازىتلىق سىغىمىنى تۆۋەن ساقلىغىلى بولىدۇ، بۇ يۇقىرى سۈرئەتلىك سىستېمىلاردا ئىنتايىن مۇھىم. بۇنىڭدىن باشقا، تەكلىپ قىلىنغان ئۇسۇل زامانىۋى CMOS ئىشلەپچىقىرىش جەريانلىرىغا ماس كېلىدۇ، شۇڭا ئوپتوئېلېكتروننىڭ ئەنئەنىۋى توك يولىغا بىرلەشتۈرۈلۈشىدە ئىنقىلاب قىلىش ئىقتىدارىغا ئىگە. بۇ ئۆز نۆۋىتىدە ئەرزان باھالىق ئىنتايىن تېز كومپيۇتېر تورى ۋە سۈرەت تېخنىكىسىدا زور ئىلگىرىلەشلەرنى قولغا كەلتۈرۈشكە يول ئاچىدۇ.