पातळ फिल्म लिथियम निओबेट (एलएन) फोटोडेटेक्टर

पातळ फिल्म लिथियम निओबेट (एलएन) फोटोडेटेक्टर

लिथियम निओबेट (एलएन) मध्ये एक अद्वितीय क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि समृद्ध शारीरिक प्रभाव आहेत, जसे की नॉनलाइनर इफेक्ट, इलेक्ट्रो-ऑप्टिक इफेक्ट, पायरोइलेक्ट्रिक इफेक्ट आणि पायझोइलेक्ट्रिक इफेक्ट. त्याच वेळी, त्यात वाइडबँड ऑप्टिकल पारदर्शकता विंडो आणि दीर्घकालीन स्थिरतेचे फायदे आहेत. ही वैशिष्ट्ये एलएनला एकात्मिक फोटॉनिक्सच्या नवीन पिढीसाठी एक महत्त्वपूर्ण व्यासपीठ बनवतात. ऑप्टिकल डिव्हाइस आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टममध्ये, एलएनची वैशिष्ट्ये ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, ऑप्टिकल कंप्यूटिंग आणि ऑप्टिकल सेन्सिंग फील्डच्या विकासास प्रोत्साहित करतात. तथापि, लिथियम निओबेटच्या कमकुवत शोषण आणि इन्सुलेशन गुणधर्मांमुळे, लिथियम निओबेटच्या समाकलित अनुप्रयोगास अद्याप कठीण शोधण्याच्या समस्येचा सामना करावा लागतो. अलिकडच्या वर्षांत, या क्षेत्रातील अहवालांमध्ये प्रामुख्याने वेव्हगुइड इंटिग्रेटेड फोटोडेटेक्टर आणि हेटरोजंक्शन फोटोडेटेक्टरचा समावेश आहे.
लिथियम निओबेटवर आधारित वेव्हगुइड इंटिग्रेटेड फोटोडेटेक्टर सामान्यत: ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सी-बँड (1525-1565 एनएम) वर केंद्रित असतात. फंक्शनच्या बाबतीत, एलएन प्रामुख्याने मार्गदर्शित लाटांची भूमिका बजावते, तर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिटेक्शन फंक्शन प्रामुख्याने सिलिकॉन, III-V ग्रुप नॉर बँडगॅप सेमीकंडक्टर्स आणि द्विमितीय सामग्रीसारख्या सेमीकंडक्टरवर अवलंबून असते. अशा आर्किटेक्चरमध्ये, लिथियम निओबेट ऑप्टिकल वेव्हगॉइड्सद्वारे कमी तोटासह प्रकाश प्रसारित केला जातो आणि नंतर वाहक एकाग्रता वाढविण्यासाठी आणि आउटपुटसाठी इलेक्ट्रिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट (जसे फोटोकंडक्टिव्हिटी किंवा फोटोव्होल्टिक इफेक्ट) वर आधारित इतर सेमीकंडक्टर सामग्रीद्वारे शोषले जाते. फायदे उच्च ऑपरेटिंग बँडविड्थ (~ जीएचझेड), कमी ऑपरेटिंग व्होल्टेज, लहान आकार आणि फोटॉनिक चिप एकत्रीकरणासह सुसंगतता आहेत. तथापि, लिथियम निओबेट आणि सेमीकंडक्टर मटेरियलच्या स्थानिक विभक्ततेमुळे, जरी ते प्रत्येकाचे स्वतःचे कार्य करतात, एलएन केवळ लाटा मार्गदर्शन करण्यात भूमिका निभावतात आणि इतर उत्कृष्ट परदेशी गुणधर्मांचा चांगला उपयोग केला गेला नाही. सेमीकंडक्टर सामग्री केवळ फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरणात भूमिका बजावते आणि एकमेकांशी पूरक जोडणीची कमतरता आहे, परिणामी तुलनेने मर्यादित ऑपरेटिंग बँड. विशिष्ट अंमलबजावणीच्या बाबतीत, प्रकाश स्त्रोतापासून लिथियम निओबेट ऑप्टिकल वेव्हगुइडकडे प्रकाशाच्या जोडीचा परिणाम महत्त्वपूर्ण तोटा आणि कठोर प्रक्रियेच्या आवश्यकतेत होतो. याव्यतिरिक्त, जोड्या प्रदेशातील सेमीकंडक्टर डिव्हाइस चॅनेलवर विकिरणित प्रकाशाची वास्तविक ऑप्टिकल शक्ती कॅलिब्रेट करणे कठीण आहे, जे त्याच्या शोध कार्यक्षमतेस मर्यादित करते.
पारंपारिकफोटोडेटेक्टरइमेजिंग अनुप्रयोगांसाठी वापरलेले सहसा सेमीकंडक्टर सामग्रीवर आधारित असतात. म्हणूनच, लिथियम निओबेटसाठी, त्याचे कमी प्रकाश शोषण दर आणि इन्सुलेट गुणधर्म हे निःसंशयपणे फोटोडेटेक्टर संशोधकांनी अनुकूल केले नाही आणि क्षेत्रातील एक कठीण बिंदू देखील. तथापि, अलिकडच्या वर्षांत हेटरोजंक्शन तंत्रज्ञानाच्या विकासामुळे लिथियम निओबेट आधारित फोटोडेटेक्टर्सच्या संशोधनास आशा निर्माण झाली आहे. मजबूत प्रकाश शोषण किंवा उत्कृष्ट चालकता असलेली इतर सामग्री त्याच्या कमतरतेची भरपाई करण्यासाठी लिथियम निओबेटसह विषमपणे समाकलित केली जाऊ शकते. त्याच वेळी, त्याच्या स्ट्रक्चरल एनिसोट्रोपीमुळे लिथियम निओबेटची उत्स्फूर्त ध्रुवीकरण प्रेरित पायरोइलेक्ट्रिक वैशिष्ट्ये प्रकाश इरिडिएशन अंतर्गत उष्णतेमध्ये रूपांतरित करून नियंत्रित केली जाऊ शकतात, ज्यामुळे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक शोधण्यासाठी पायरोइलेक्ट्रिक वैशिष्ट्ये बदलतात. या थर्मल इफेक्टमध्ये वाइडबँड आणि सेल्फ ड्रायव्हिंगचे फायदे आहेत आणि इतर सामग्रीसह चांगले पूरक आणि फ्यूज केले जाऊ शकतात. थर्मल आणि फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्टच्या सिंक्रोनस वापरामुळे लिथियम निओबेट आधारित फोटोडेटेक्टर्ससाठी एक नवीन युग उघडला आहे, ज्यामुळे दोन्ही प्रभावांचे फायदे एकत्र करण्यासाठी डिव्हाइस सक्षम केले आहेत. आणि उणीवा तयार करण्यासाठी आणि फायद्याचे पूरक एकत्रीकरण साध्य करण्यासाठी, अलिकडच्या वर्षांत हे एक संशोधन केंद्र आहे. याव्यतिरिक्त, आयन रोपण, बँड अभियांत्रिकी आणि दोष अभियांत्रिकीचा उपयोग लिथियम निओबेट शोधण्यात अडचण सोडविण्यासाठी देखील एक चांगली निवड आहे. तथापि, लिथियम निओबेटच्या उच्च प्रक्रियेच्या अडचणीमुळे, या क्षेत्राला अद्याप कमी एकत्रीकरण, अ‍ॅरे इमेजिंग डिव्हाइस आणि सिस्टम आणि अपुरी कामगिरी यासारख्या उत्कृष्ट आव्हानांचा सामना करावा लागतो, ज्यात उत्कृष्ट संशोधन मूल्य आणि जागा आहे.

आकृती 1, एलएन बँडगॅपमधील दोष ऊर्जा राज्यांचा वापर इलेक्ट्रॉन डोनर सेंटर म्हणून, दृश्यमान प्रकाश उत्तेजनाखाली वाहक बँडमध्ये विनामूल्य शुल्क वाहक तयार केले जातात. मागील पायरोइलेक्ट्रिक एलएन फोटोडेटेक्टर्सच्या तुलनेत, जे सामान्यत: सुमारे 100 हर्ट्जच्या प्रतिसादाच्या गतीपुरते मर्यादित होते, हेएलएन फोटोडेटेक्टर10 केएचझेड पर्यंत वेगवान प्रतिसाद वेग आहे. दरम्यान, या कामात असे दिसून आले की मॅग्नेशियम आयन डोपेड एलएन 10 केएचझेड पर्यंतच्या प्रतिसादासह बाह्य प्रकाश मॉड्यूलेशन प्राप्त करू शकते. हे कार्य उच्च-कार्यक्षमतेवरील संशोधनास प्रोत्साहित करते आणिहाय-स्पीड एलएन फोटोडेटेक्टरपूर्णपणे फंक्शनल सिंगल-चिप इंटिग्रेटेड एलएन फोटॉनिक चिप्सच्या बांधकामात.
सारांश, संशोधन क्षेत्रपातळ फिल्म लिथियम निओबेट फोटोडेटेक्टरमहत्त्वपूर्ण वैज्ञानिक महत्त्व आणि प्रचंड व्यावहारिक अनुप्रयोग क्षमता आहे. भविष्यात, तंत्रज्ञानाच्या विकासासह आणि संशोधनाच्या सखोलतेसह, पातळ फिल्म लिथियम निओबेट (एलएन) फोटोडेटेक्टर्स उच्च एकत्रीकरणासाठी विकसित होतील. सर्व बाबींमध्ये उच्च-कार्यक्षमता, वेगवान प्रतिसाद आणि वाइडबँड पातळ फिल्म लिथियम निओबेट फोटोडेक्टर साध्य करण्यासाठी भिन्न एकत्रीकरणाच्या पद्धती एकत्रित करणे एक वास्तविकता होईल, जे ऑन-चिप एकत्रीकरण आणि बुद्धिमान सेन्सिंग फील्डच्या विकासास मोठ्या प्रमाणात प्रोत्साहन देईल आणि अधिक शक्यता प्रदान करेल फोटॉनिक्स अनुप्रयोगांची नवीन पिढी.