İncə film litium niobate (ln) fotodetektoru

İncə film litium niobate (ln) fotodetektoru

Litium Niobate (LN) qeyri-xətti effektlər, elektro-optik effektlər, pyroelektrik effektlər və piezoelektrik effektlər kimi bənzərsiz bir kristal quruluşu və zəngin fiziki təsirlərə malikdir. Eyni zamanda, genişzolaqlı optik şəffaflıq pəncərəsinin və uzunmüddətli sabitliyin üstünlüklərinə malikdir. Bu xüsusiyyətlər Un inteqrasiya edilmiş fotonikanın yeni nəsli üçün vacib bir platforma hazırlayır. Optik cihazlarda və optoelektronik sistemlərdə, ln xüsusiyyətləri, optik rabitə, optik hesablama və optik sensasiya sahələrinin inkişafını təşviq edən zəngin funksiyalar və performans təmin edə bilər. Lakin, litium niobate'nin zəif udma və izolyasiya xüsusiyyətləri səbəbiylə, litium niobate inteqrasiya olunmuş tətbiqi hələ də çətin aşkarlama problemi ilə üzləşir. Son illərdə bu sahədə hesabat əsasən Waveguide inteqrasiya edilmiş fotooretektorlar və heterojunction photodetector daxildir.
Litium Niobate əsasında WaveGuide inteqrasiya edilmiş fotodetector ümumiyyətlə optik rabitə C-bandına (1525-1565nm) diqqət mərkəzindədir. Funksiya baxımından, LN əsasən rəhbər dalğaların rolunu oynayır, optoelektronik aşkarlama funksiyası, silikon, iii-v qrup dar bandgap yarımkeçiriciləri və iki ölçülü material kimi yarımkeçiricilərə güvənir. Belə bir memarlıqda, Litium Niobate Optical WaveGueids vasitəsilə aşağı itkisi, sonra aşağı itkisi və sonra nəqliyyatın konsentrasiyasını artırmaq üçün fotoelktor və ya fotokonduk effektlər kimi digər yarımkeçirici materiallar tərəfindən udulur və çıxış üçün elektrik siqnallarına çevrilir. Üstünlüklər yüksək işləyən bant genişliyi (~ GHz), aşağı işləyən gərginlik, kiçik ölçülü və fotonik çip inteqrasiyası ilə uyğunluqdur. Ancaq litium niobate və yarımkeçirici materialların məkan ayrılması səbəbindən, hər biri öz funksiyalarını yerinə yetirməsinə baxmayaraq, LN yalnız rəhbər dalğalar və digər əla xarici xüsusiyyətlərin rolunu oynamır. Yarımkeçirici materiallar yalnız fotoelektrik dönüşümdə rol oynayır və nisbətən məhdud bir əməliyyat qrupu ilə nəticələnən bir-biri ilə tamamlayıcı birləşmə yoxdur. Xüsusi həyata keçirilmə baxımından Litium Niobate Optical WaveGuide Litium NiObate Optical Waveguide-yə işığın işığının birləşməsi əhəmiyyətli itkilər və ciddi proses tələbləri ilə nəticələnir. Bundan əlavə, bağlayıcı bölgədəki yarımkeçirici cihaz kanalına şüurlu işığın həqiqi optik gücü, aşkarlama performansını məhdudlaşdıran kalibrləmək çətindir.
ƏnənəvifotodetektorlarGörüntü tətbiqləri üçün istifadə olunanlar ümumiyyətlə yarımkeçirici materiallara əsaslanır. Buna görə litium Niobate üçün, onun aşağı yüngül udma dərəcəsi və izolyasiya xüsusiyyətləri, şübhəsiz ki, fotodetektor tədqiqatçıları tərəfindən bəyənilməməsi və hətta sahədəki çətin bir məqamı da bəyənmir. Bununla birlikdə, son illərdə heterojunction texnologiyasının inkişafı litium Niobate əsaslı fotodetektorların tədqiqatına ümid gətirdi. Güclü yüngül udma və ya əla keçiriciliyi olan digər materiallar, çatışmazlıqlarını kompensasiya etmək üçün lityum niobate ilə heterogen olaraq inteqrasiya edilə bilər. Eyni zamanda, kortəbii qütbləşmə litium niobate'nin struktur anisotropiyası səbəbiylə litium niobate'nin pyroelektrik xüsusiyyətlərini, yüngül şüalanma altında istiliyə çevrilməklə idarə edilə bilər və bununla da optoelektronik aşkarlama üçün pyroelektrik xüsusiyyətlərini dəyişdirərək idarə edilə bilər. Bu istilik effekti genişzolaqlı və özünü sürücülük üstünlüklərinə malikdir və digər materiallarla yaxşı bir şəkildə tamamlanaraq yaxşı işlənmişdir və əridilə bilər. İstilik və fotoelektrik effektlərin sinxron istifadəsi litium Niobate əsaslı fotodetektorlar üçün yeni bir dövr açdı, cihazların hər iki effektin üstünlüklərini birləşdirməyə imkan verən. Çatışmazlıqları və üstünlükləri tamamlayan birləşdirin, bu, son illərdə bir araşdırma isti nöqtəsidir. Bundan əlavə, ion implantasiyası, bant mühəndisliyi və qüsur mühəndisliyinin istifadəsi də litium niobate aşkar etmək çətinliyini həll etmək üçün yaxşı bir seçimdir. Lakin, litium niobate yüksək emal çətinliyi səbəbindən bu sahə hələ də aşağı inteqrasiya, massiv görüntü cihazları və sistemləri və sistemləri və geniş performans və işləməyən fəaliyyətin qeyri-kafi olması kimi böyük problemlərlə üzləşir.

Şəkil 1, ln bandgap daxilində qüsurlu enerji vəziyyətlərindən istifadə edərək elektron donor mərkəzləri kimi, pulsuz şarj daşıyıcıları görünən yüngül həyəcan altında keçirici qrupda pulsuz yükləmə daşıyıcıları yaradılır. Adətən 100Hz ətrafında bir cavab sürəti ilə məhdudlaşan əvvəlki pyroelektrik ln fotodetektorları ilə müqayisədə buLn fotodetektoru10xz qədər daha sürətli cavab sürətinə malikdir. Bu vaxt, bu işdə, maqnezium ion dopun ln 10 khz-ə qədər olan xarici işıq modulyasiyasına nail ola biləcəyini nümayiş etdirdi. Bu iş yüksək performanslı araşdırmalara kömək edir vəYüksək sürətli ln fotodetektorlarTamamilə işləyən tək çip inteqrasiya edilmiş ln fotonik fişlərin inşasında.
Xülasə, tədqiqat sahəsiİncə film litium niobate fotodetektorlarıvacib elmi əhəmiyyəti və böyük praktik tətbiq potensialına malikdir. Gələcəkdə texnologiyanın inkişafı və tədqiqatın dərinləşməsi ilə incə film litium niobate (ln) photodetektorlar daha yüksək inteqrasiya istiqamətində inkişaf edəcəkdir. Müxtəlif inteqrasiya metodlarını yüksək performanslı, sürətli cavab əldə etmək və genişzoluq nazik film litium niobate fotodetektorları, hər tərəfdən, chip inteqrasiya və ağıllı hisslər sahələrinin inkişafını çox təşviq edəcək və daha çox imkan təmin edəcək bir reallıq halına gələcəklər Photonics tətbiqlərinin yeni nəsli.