ເທັກໂນໂລຢີໃໝ່ຂອງເຄື່ອງກວດຈັບພາບຖ່າຍຊິລິຄອນບາງໆ

ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ໃຫມ່​ຂອງ​ເຄື່ອງກວດຈັບພາບຊິລິຄອນບາງໆ
ໂຄງສ້າງການຈັບພາບໂຟຕອນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍການດູດຊຶມແສງສະຫວ່າງໃນບາງໆເຄື່ອງກວດຈັບພາບຊິລິໂຄນ
ລະບົບໂຟໂຕນິກກຳລັງໄດ້ຮັບແຮງດຶງດູດຢ່າງໄວວາໃນຫຼາຍໆແອັບພລິເຄຊັນທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນ, ລວມທັງການສື່ສານທາງແສງ, ການຮັບຮູ້ liDAR, ແລະການຖ່າຍຮູບທາງການແພດ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການຮັບຮອງເອົາຢ່າງກວ້າງຂວາງຂອງ photonics ໃນການແກ້ໄຂວິສະວະກໍາໃນອະນາຄົດແມ່ນຂຶ້ນກັບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງການຜະລິດເຄື່ອງກວດຈັບພາບ, ເຊິ່ງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຂຶ້ນກັບປະເພດຂອງ semiconductor ທີ່ໃຊ້ສໍາລັບຈຸດປະສົງນັ້ນ.
ຕາມປະເພນີ, ຊິລິໂຄນ (Si) ໄດ້ເປັນ semiconductor ທົ່ວໄປທີ່ສຸດໃນອຸດສາຫະກໍາເອເລັກໂຕຣນິກ, ດັ່ງນັ້ນອຸດສາຫະກໍາສ່ວນໃຫຍ່ໄດ້ matured ປະມານອຸປະກອນການນີ້. ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, Si ມີຄ່າສໍາປະສິດການດູດຊຶມແສງສະຫວ່າງທີ່ຂ້ອນຂ້າງອ່ອນຢູ່ໃນ spectrum infrared ໃກ້ (NIR) ເມື່ອທຽບກັບ semiconductors ອື່ນໆເຊັ່ນ: gallium arsenide (GaAs). ເນື່ອງຈາກວ່ານີ້, GaAs ແລະໂລຫະປະສົມທີ່ກ່ຽວຂ້ອງແມ່ນຈະເລີນຮຸ່ງເຮືອງໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ photonic ແຕ່ບໍ່ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຂະບວນການປະສົມປະສານແບບດັ້ງເດີມຂອງໂລຫະ-oxide semiconductor (CMOS) ທີ່ໃຊ້ໃນການຜະລິດເອເລັກໂຕຣນິກສ່ວນໃຫຍ່. ນີ້ເຮັດໃຫ້ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດຂອງພວກເຂົາເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ວາງແຜນວິທີທີ່ຈະເສີມຂະຫຍາຍການດູດຊືມໃກ້ອິນຟາເຣດໃນຊິລິໂຄນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຊິ່ງສາມາດນໍາໄປສູ່ການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນອຸປະກອນ photonic ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ, ແລະທີມງານຄົ້ນຄ້ວາ UC Davis ກໍາລັງບຸກເບີກຍຸດທະສາດໃຫມ່ເພື່ອປັບປຸງການດູດຊຶມແສງສະຫວ່າງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນຮູບເງົາບາງໆຂອງຊິລິໂຄນ. ໃນເອກະສານຫຼ້າສຸດຂອງພວກເຂົາຢູ່ທີ່ Advanced Photonics Nexus, ພວກເຂົາສະແດງໃຫ້ເຫັນເປັນຄັ້ງທໍາອິດການທົດລອງທົດລອງຂອງ photodetector ທີ່ໃຊ້ຊິລິໂຄນທີ່ມີໂຄງສ້າງ micro - ແລະ nano-surface, ບັນລຸການປັບປຸງປະສິດທິພາບທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນທຽບກັບ GaAs ແລະ semiconductors ກຸ່ມ III-V ອື່ນໆ. . ເຄື່ອງກວດຈັບພາບປະກອບດ້ວຍແຜ່ນຊິລິໂຄນຮູບຊົງກະບອກຫນາ micron ວາງຢູ່ເທິງຊັ້ນຮອງທີ່ມີ insulating, ມີ "ນິ້ວມື" ໂລຫະທີ່ຂະຫຍາຍອອກໃນຮູບແບບຂອງສ້ອມນິ້ວມືຈາກໂລຫະຕິດຕໍ່ຢູ່ດ້ານເທິງຂອງແຜ່ນ. ສິ່ງສໍາຄັນ, ຊິລິໂຄນທີ່ມີກ້ອນແມ່ນເຕັມໄປດ້ວຍຮູວົງມົນທີ່ຈັດລຽງຕາມຮູບແບບແຕ່ລະໄລຍະທີ່ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນສະຖານທີ່ຈັບພາບໂຟຕອນ. ໂຄງປະກອບການໂດຍລວມຂອງອຸປະກອນເຮັດໃຫ້ແສງສະຫວ່າງທີ່ບັງເອີນໂດຍປົກກະຕິໂຄ້ງລົງເກືອບ 90° ເມື່ອມັນຕົກໃສ່ພື້ນຜິວ, ເຮັດໃຫ້ມັນແຜ່ລາມອອກໄປຕາມຍົນ Si. ຮູບແບບການຂະຫຍາຍພັນທາງຂ້າງເຫຼົ່ານີ້ຈະເພີ່ມຄວາມຍາວຂອງການເດີນທາງຂອງແສງ ແລະເຮັດໃຫ້ມັນຊ້າລົງຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ເຮັດໃຫ້ມີການໂຕ້ຕອບຂອງແສງຫຼາຍ ແລະດັ່ງນັ້ນການດູດຊຶມເພີ່ມຂຶ້ນ.
ນັກຄົ້ນຄວ້າຍັງໄດ້ດໍາເນີນການຈໍາລອງທາງ optical ແລະການວິເຄາະທາງທິດສະດີເພື່ອເຂົ້າໃຈຜົນກະທົບຂອງໂຄງສ້າງການຈັບ photon ໄດ້ດີຂຶ້ນ, ແລະໄດ້ດໍາເນີນການທົດລອງຫຼາຍໆຄັ້ງປຽບທຽບ photodetectors ມີແລະບໍ່ມີພວກມັນ. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ພົບເຫັນວ່າການຈັບ photon ນໍາໄປສູ່ການປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນປະສິດທິພາບການດູດຊຶມບໍລະອົດແບນໃນ spectrum NIR, ຢູ່ຂ້າງເທິງ 68% ກັບຈຸດສູງສຸດຂອງ 86%. ມັນເປັນມູນຄ່າທີ່ສັງເກດວ່າໃນແຖບອິນຟາເລດທີ່ຢູ່ໃກ້, ຄ່າສໍາປະສິດການດູດຊຶມຂອງ photon capture photodetector ແມ່ນຫຼາຍເທົ່າຂອງຊິລິໂຄນທໍາມະດາ, ເກີນ gallium arsenide. ນອກຈາກນັ້ນ, ເຖິງແມ່ນວ່າການອອກແບບທີ່ສະເຫນີແມ່ນສໍາລັບແຜ່ນ silicon ຫນາ 1μm, ການຈໍາລອງຂອງ 30 nm ແລະ 100 nm ແຜ່ນຊິລິໂຄນທີ່ເຫມາະສົມກັບເອເລັກໂຕຣນິກ CMOS ສະແດງໃຫ້ເຫັນການເພີ່ມປະສິດທິພາບທີ່ຄ້າຍຄືກັນ.
ໂດຍລວມແລ້ວ, ຜົນໄດ້ຮັບຂອງການສຶກສານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຍຸດທະສາດທີ່ດີສໍາລັບການປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງ photodetectors ຊິລິຄອນໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ photonics ທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນ. ການດູດຊຶມສູງສາມາດບັນລຸໄດ້ເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນຊັ້ນຊິລິໂຄນທີ່ບາງທີ່ສຸດ, ແລະຄວາມຈຸຂອງແມ່ກາຝາກຂອງວົງຈອນສາມາດເກັບຮັກສາໄວ້ຕ່ໍາ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງສໍາຄັນໃນລະບົບຄວາມໄວສູງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ວິທີການທີ່ສະເຫນີແມ່ນເຫມາະສົມກັບຂະບວນການຜະລິດ CMOS ທີ່ທັນສະໄຫມແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງມີທ່າແຮງທີ່ຈະປະຕິວັດວິທີການ optoelectronics ປະສົມປະສານເຂົ້າໃນວົງຈອນແບບດັ້ງເດີມ. ນີ້, ໃນທາງກັບກັນ, ສາມາດປູທາງໄປສູ່ການກ້າວກະໂດດຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນເຄືອຂ່າຍຄອມພິວເຕີທີ່ໄວທີ່ສຸດທີ່ມີລາຄາບໍ່ແພງແລະເຕັກໂນໂລຢີການຖ່າຍຮູບ.