अति-पातळ यावर नवीन संशोधनInGaAs फोटोडिटेक्टर
शॉर्ट-वेव्ह इन्फ्रारेड (SWIR) इमेजिंग तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीने नाईट व्हिजन सिस्टीम, औद्योगिक तपासणी, वैज्ञानिक संशोधन, सुरक्षा संरक्षण आणि इतर क्षेत्रांमध्ये महत्त्वपूर्ण योगदान दिले आहे. दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रमच्या पलीकडील डिटेक्शनच्या वाढत्या मागणीमुळे, शॉर्ट-वेव्ह इन्फ्रारेड इमेज सेन्सर्सचा विकास देखील सातत्याने वाढत आहे. तथापि, उच्च-रिझोल्यूशन आणि कमी-आवाज (लो-नॉईज) साध्य करणे हे एक आव्हान आहे.विस्तृत-स्पेक्ट्रम फोटोडिटेक्टरअजूनही अनेक तांत्रिक आव्हानांना तोंड द्यावे लागते. जरी पारंपरिक InGaAs शॉर्ट-वेव्ह इन्फ्रारेड फोटोडिटेक्टर उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण कार्यक्षमता आणि वाहक गतिशीलता दर्शवू शकतो, तरीही त्याच्या प्रमुख कार्यप्रदर्शन निर्देशकांमध्ये आणि उपकरणाच्या संरचनेत एक मूलभूत विरोधाभास आहे. उच्च क्वांटम कार्यक्षमता (QE) मिळवण्यासाठी, पारंपरिक डिझाइनमध्ये ३ मायक्रोमीटर किंवा त्याहून अधिक जाडीच्या शोषण थराची (AL) आवश्यकता असते आणि या संरचनात्मक डिझाइनमुळे विविध समस्या निर्माण होतात.
InGaAs शॉर्ट-वेव्ह इन्फ्रारेडमध्ये शोषण थराची (TAL) जाडी कमी करण्यासाठीफोटोडिटेक्टरदीर्घ तरंगलांबीवर शोषणातील घट भरून काढणे महत्त्वाचे आहे, विशेषतः जेव्हा कमी-क्षेत्रफळाच्या शोषण थराच्या जाडीमुळे दीर्घ-तरंगलांबीच्या श्रेणीत अपुरे शोषण होते. आकृती 1a प्रकाशीय शोषण मार्ग वाढवून कमी-क्षेत्रफळाच्या शोषण थराच्या जाडीची भरपाई करण्याची पद्धत स्पष्ट करते. हा अभ्यास उपकरणाच्या मागील बाजूस TiOx/Au-आधारित मार्गदर्शित मोड अनुनाद (GMR) संरचना सादर करून लघु-तरंग अवरक्त बँडमधील क्वांटम कार्यक्षमता (QE) वाढवतो.
पारंपरिक सपाट धातूच्या परावर्तन संरचनांच्या तुलनेत, मार्गदर्शित मोड अनुनाद संरचना अनेक अनुनाद शोषण प्रभाव निर्माण करू शकते, ज्यामुळे दीर्घ-तरंगलांबीच्या प्रकाशाची शोषण कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या वाढते. संशोधकांनी कठोर युग्मित-तरंग विश्लेषण (RCWA) पद्धतीद्वारे, मार्गदर्शित मोड अनुनाद संरचनेच्या मुख्य पॅरामीटर डिझाइनमध्ये, जसे की कालावधी, सामग्रीची रचना आणि फिलिंग फॅक्टर, सुधारणा केली. परिणामी, हे उपकरण लघु-तरंग इन्फ्रारेड बँडमध्येही कार्यक्षम शोषण कायम ठेवते. InGaAs सामग्रीच्या फायद्यांचा उपयोग करून, संशोधकांनी सब्सट्रेटच्या संरचनेवर अवलंबून असलेल्या वर्णक्रमीय प्रतिसादाचा देखील अभ्यास केला. शोषण थराची जाडी कमी झाल्यास EQE मध्ये घट होणे अपेक्षित आहे.
थोडक्यात सांगायचे झाल्यास, या संशोधनाने केवळ ०.९८ मायक्रोमीटर जाडीचा एक InGaAs डिटेक्टर यशस्वीरित्या विकसित केला आहे, जो पारंपरिक रचनेपेक्षा अडीच पटींहून अधिक पातळ आहे. त्याच वेळी, तो ४००-१७०० एनएम तरंगलांबीच्या श्रेणीमध्ये ७०% पेक्षा जास्त क्वांटम कार्यक्षमता टिकवून ठेवतो. या अति-पातळ InGaAs फोटोडिटेक्टरचे हे महत्त्वपूर्ण यश उच्च-रिझोल्यूशन, कमी-आवाज (लो-नॉईज) आणि विस्तृत-स्पेक्ट्रम इमेज सेन्सर्सच्या विकासासाठी एक नवीन तांत्रिक मार्ग उपलब्ध करून देते. अति-पातळ रचनेमुळे मिळणाऱ्या जलद कॅरियर ट्रान्सपोर्ट वेळेमुळे इलेक्ट्रिकल क्रॉसटॉक लक्षणीयरीत्या कमी होण्याची आणि डिव्हाइसच्या प्रतिसाद वैशिष्ट्यांमध्ये सुधारणा होण्याची अपेक्षा आहे. त्याच वेळी, ही संक्षिप्त डिव्हाइस रचना सिंगल-चिप थ्री-डायमेन्शनल (M3D) इंटिग्रेशन तंत्रज्ञानासाठी अधिक योग्य आहे, ज्यामुळे उच्च-घनतेचे पिक्सेल अॅरे साध्य करण्याचा पाया घातला जातो.
पोस्ट करण्याची वेळ: २४ फेब्रुवारी २०२६