Plonos plėvelės ličio niobato (LN) fotodetektorius
Ličio niobatas (LN) turi unikalią kristalų struktūrą ir turtingą fizinį poveikį, pavyzdžiui, netiesinį poveikį, elektrooptinį poveikį, piroelektrinį poveikį ir pjezoelektrinį poveikį. Tuo pat metu jis turi plačiajuosčio ryšio optinio skaidrumo lango ir ilgalaikio stabilumo pranašumus. Šios charakteristikos daro LN svarbią naujos kartos integruotos fotonikos kartos platformą. Optiniuose prietaisuose ir optoelektroninėse sistemose LN charakteristikos gali suteikti turtingas funkcijas ir našumą, skatinant optinio ryšio, optinio skaičiavimo ir optinio jutimo laukų kūrimą. Tačiau dėl silpnos ličio niobato absorbcijos ir izoliacijos savybių integruotas ličio niobato taikymas vis dar susiduria su sunkaus aptikimo problema. Pastaraisiais metais šioje srityje daugiausia apima integruotus bangolaidžio fotodetektorius ir heterojunkcinius fotodetektorius.
„Wanguide“ integruotas fotodetektorius, paremtas ličio niobate, paprastai yra sutelktas į optinės komunikacijos C juostos (1525-1565NM). Kalbant apie funkciją, LN daugiausia vaidina vadovaujamų bangų vaidmenį, o optoelektroninio aptikimo funkcija daugiausia priklauso nuo puslaidininkių, tokių kaip silicis, III-V grupės siauros juostos puslaidininkiai ir dvimatės medžiagos. Tokioje architektūroje šviesa perduodama per ličio niobato optinius bangolaidžius su mažais nuostoliais, o po to absorbuojama kitomis puslaidininkinėmis medžiagomis, pagrįstomis fotoelektriniu efektu (pvz., Fotokonduktyvumu ar fotoelektriniu efektu), kad padidintų nešiklio koncentraciją ir paverčia ją į išėjimo elektros signalus. Privalumai yra didelis veikimo pralaidumas (~ GHz), žema veikimo įtampa, mažas dydis ir suderinamumas su fotoninės lusto integracija. Tačiau dėl erdvinio ličio niobato ir puslaidininkinių medžiagų atskyrimo, nors jos kiekvienas atlieka savo funkcijas, LN vaidina tik svarbų vaidmenį vadovaujant bangoms, o kitos puikios užsienio savybės nebuvo gerai panaudotos. Puslaidininkinės medžiagos vaidina tik fotoelektrinį konvertavimą ir trūksta papildomo sujungimo tarpusavyje, todėl susidaro gana ribota operacinė juosta. Kalbant apie konkretų įgyvendinimą, šviesos sujungimas iš šviesos šaltinio į ličio niobato optinį bangolaidį sukelia didelius nuostolius ir griežtus proceso reikalavimus. Be to, sunku kalibruoti, o tai riboja jo aptikimo našumą, o tai riboja jo aptikimo efektyvumą.
TradicinisFotodetektoriaiVaizdo pritaikymui naudojamos paprastai grindžiamos puslaidininkinėmis medžiagomis. Todėl dėl ličio niobato jo silpnos apšvietimo absorbcijos greitis ir izoliacinės savybės, be abejo, nepalankioms fotodetektorių tyrinėtojams ir netgi sudėtingas lauko taškas. Tačiau pastaraisiais metais heterojunkcijos technologijos plėtra suteikė vilties atlikti ličio niobato fotodetektorių tyrimus. Kitos medžiagos, turinčios stiprią šviesos absorbciją ar puikų laidumą, gali būti heterogeniškai integruotos su ličio niobate, kad kompensuotų jo trūkumus. Tuo pačiu metu spontaniška poliarizacija sukėlė ličio niobato piroelektrines charakteristikas dėl jo struktūrinės anizotropijos gali būti kontroliuojama konvertuojant į šilumą šviesiai švitinant, taip pakeičiant optoelektroninio aptikimo piroelektrines charakteristikas. Šis šiluminis efektas turi plačiajuosčio ryšio ir savarankiško vairavimo pranašumus, todėl jį galima gerai papildyti ir susilieti su kitomis medžiagomis. Sinchroninis šiluminio ir fotoelektrinio poveikio panaudojimas atvėrė naują ličio niobato pagrindu pagamintų fotodetektorių erą, leidžiančią prietaisams sujungti abiejų efektų pranašumus. O norint kompensuoti trūkumus ir pasiekti papildomą pranašumų integraciją, tai yra tyrimų taškas pastaraisiais metais. Be to, jonų implantacijos, juostos inžinerijos ir defektų inžinerijos panaudojimas taip pat yra geras pasirinkimas išspręsti ličio niobato aptikimo sunkumus. Tačiau dėl didelio ličio niobato apdorojimo sunkumų šis laukas vis dar susiduria su dideliais iššūkiais, tokiais kaip maža integracija, masyvo vaizdo gavimo įrenginiai ir sistemos, ir nepakankamas našumas, kuris turi puikią tyrimų vertę ir erdvę.
1 paveikslas. Naudojant LN bandgapo defektų energijos būsenas kaip elektronų donorų centrus, nemokami įkrovimo laikikliai generuojami laidumo juostoje matomame šviesos sužadinime. Palyginti su ankstesniais piroelektriniais LN fotodetektoriais, kurie paprastai buvo apriboti maždaug 100 Hz reagavimo greičiu, taiLN fotodetektoriusGreitesnis atsako greitis yra iki 10 kHz. Tuo tarpu šiame darbe buvo įrodyta, kad magnio jonų ln gali pasiekti išorinę šviesos moduliaciją, atsakant iki 10 kHz. Šis darbas skatina didelio našumo irGreita LN fotodetektoriaiStatant visiškai funkcionuojančius vieno lusto integruotus LN fotoninius drožles.
Apibendrinant, tyrimų sritisPlonos plėvelės ličio niobato fotodetektoriaituri svarbią mokslinę reikšmę ir didžiulį praktinį taikymo potencialą. Ateityje, plėtojant technologijas ir gilinant tyrimus, plonos plėvelės ličio niobato (LN) fotodetektoriai vystysis aukštesnės integracijos link. Derinant skirtingus integracijos metodus, kad būtų pasiektas aukštos kokybės, greitas atsakas ir plačiajuosčio plonos plėvelės ličio niobato fotodetektoriai visais aspektais, taps realybe, o tai žymiai skatins vystytis lustų integracijos ir intelektualios jutimo sritys Naujos kartos fotonikos programos.
Pašto laikas: 2012 m. Vasario 17 d