Hulumtime të reja mbi fotodetektorin ultra të hollë InGaAs

Hulumtime të reja mbi ultra-hollësinëFotodetektor InGaAs
Përparimi i teknologjisë së imazherisë me valë të shkurtra infra të kuqe (SWIR) ka dhënë kontribute të rëndësishme në sistemet e shikimit natën, inspektimin industrial, kërkimin shkencor dhe mbrojtjen e sigurisë dhe fusha të tjera. Me kërkesën në rritje për zbulim përtej spektrit të dritës së dukshme, zhvillimi i sensorëve të imazhit me valë të shkurtra infra të kuqe është gjithashtu në rritje të vazhdueshme. Megjithatë, arritja e rezolucionit të lartë dhe zhurmës së ulët...fotodetektor me spektër të gjerëende përballet me shumë sfida teknike. Edhe pse fotodetektorët tradicionalë me infra të kuqe me valë të shkurtër InGaAs mund të shfaqin efikasitet të shkëlqyer të konvertimit fotoelektrik dhe lëvizshmëri të bartësve, ekziston një kontradiktë themelore midis treguesve të tyre kryesorë të performancës dhe strukturës së pajisjes. Për të arritur një efikasitet më të lartë kuantik (QE), modelet konvencionale kërkojnë një shtresë thithëse (AL) prej 3 mikrometrash ose më shumë, dhe ky model strukturor çon në probleme të ndryshme.
Për të zvogëluar trashësinë e shtresës së thithjes (TAL) në infra të kuqe me valë të shkurtër InGaAsfotodetektor, kompensimi për reduktimin e thithjes në gjatësi vale të gjata është thelbësor, veçanërisht kur trashësia e shtresës thithëse me sipërfaqe të vogël çon në thithje të pamjaftueshme në diapazonin e gjatësisë së valës. Figura 1a ilustron metodën e kompensimit për trashësinë e shtresës thithëse me sipërfaqe të vogël duke zgjeruar rrugën optike të thithjes. Ky studim rrit efikasitetin kuantik (QE) në brezin infra të kuq me valë të shkurtra duke futur një strukturë rezonance të modës së udhëhequr (GMR) të bazuar në TiOx/Au në anën e pasme të pajisjes.

Krahasuar me strukturat tradicionale të reflektimit metalik planar, struktura e rezonancës së modës së udhëhequr mund të gjenerojë efekte të shumëfishta të thithjes së rezonancës, duke rritur ndjeshëm efikasitetin e thithjes së dritës me gjatësi vale të gjatë. Studiuesit optimizuan projektimin e parametrave kryesorë të strukturës së rezonancës së modës së udhëhequr, duke përfshirë periudhën, përbërjen e materialit dhe faktorin e mbushjes, përmes metodës rigoroze të analizës së valëve të çiftëzuara (RCWA). Si rezultat, kjo pajisje ende ruan thithje efikase në brezin infra të kuq me valë të shkurtra. Duke shfrytëzuar avantazhet e materialeve InGaAs, studiuesit gjithashtu eksploruan përgjigjen spektrale në varësi të strukturës së substratit. Ulja e trashësisë së shtresës së thithjes duhet të shoqërohet me një rënie në EQE.
Si përfundim, ky hulumtim zhvilloi me sukses një detektor InGaAs me një trashësi prej vetëm 0.98 mikrometrash, që është më shumë se 2.5 herë më i hollë se struktura tradicionale. Në të njëjtën kohë, ai ruan një efikasitet kuantik prej mbi 70% në diapazonin e gjatësisë së valës 400-1700 nm. Arritja e jashtëzakonshme e fotodetektorit ultra të hollë InGaAs ofron një rrugë të re teknike për zhvillimin e sensorëve të imazhit me rezolucion të lartë dhe zhurmë të ulët me spektër të gjerë. Koha e shpejtë e transportit të bartësve e sjellë nga dizajni i strukturës ultra të hollë pritet të zvogëlojë ndjeshëm ndërveprimin elektrik dhe të përmirësojë karakteristikat e përgjigjes së pajisjes. Në të njëjtën kohë, struktura e reduktuar e pajisjes është më e përshtatshme për teknologjinë e integrimit tre-dimensional me një çip të vetëm (M3D), duke hedhur themelet për arritjen e vargjeve të pikselëve me dendësi të lartë.