পাতলা সিলিকন ফটোডেক্টরের নতুন প্রযুক্তি

এর নতুন প্রযুক্তিপাতলা সিলিকন ফটোডেটর
ফোটন ক্যাপচার স্ট্রাকচারগুলি পাতলা মধ্যে হালকা শোষণ বাড়ানোর জন্য ব্যবহৃত হয়সিলিকন ফটোডেটেক্টর
ফোটোনিক সিস্টেমগুলি অপটিক্যাল যোগাযোগ, লিডার সেন্সিং এবং মেডিকেল ইমেজিং সহ অনেক উদীয়মান অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে দ্রুত ট্র্যাকশন অর্জন করছে। তবে ভবিষ্যতের ইঞ্জিনিয়ারিং সলিউশনগুলিতে ফোটোনিকগুলি ব্যাপকভাবে গ্রহণ করা উত্পাদন ব্যয়ের উপর নির্ভর করেফটোডেটর, যা ফলস্বরূপ মূলত সেই উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত অর্ধপরিবাহী ধরণের উপর নির্ভর করে।
Dition তিহ্যগতভাবে, সিলিকন (এসআই) ইলেকট্রনিক্স শিল্পের সর্বাধিক সর্বব্যাপী অর্ধপরিবাহী ছিল, এত বেশি যে বেশিরভাগ শিল্পগুলি এই উপাদানগুলির চারপাশে পরিপক্ক হয়ে গেছে। দুর্ভাগ্যক্রমে, এসআই এর গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (জিএএএস) এর মতো অন্যান্য অর্ধপরিবাহীদের তুলনায় নিকটবর্তী ইনফ্রারেড (এনআইআর) বর্ণালীতে তুলনামূলকভাবে দুর্বল হালকা শোষণ সহগ রয়েছে। এ কারণে, জিএএএস এবং সম্পর্কিত অ্যালোগুলি ফোটোনিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সমৃদ্ধ হচ্ছে তবে বেশিরভাগ ইলেকট্রনিক্সের উত্পাদনে ব্যবহৃত traditional তিহ্যবাহী পরিপূরক ধাতব-অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর (সিএমওএস) প্রক্রিয়াগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ নয়। এটি তাদের উত্পাদন ব্যয়কে তীব্র বৃদ্ধি ঘটায়।
গবেষকরা সিলিকনে নিকট-ইনফ্রারেড শোষণকে ব্যাপকভাবে বাড়ানোর একটি উপায় তৈরি করেছেন, যা উচ্চ-পারফরম্যান্স ফোটোনিক ডিভাইসগুলিতে ব্যয় হ্রাস করতে পারে এবং একটি ইউসি ডেভিস গবেষণা দল সিলিকন পাতলা ছায়াছবিগুলিতে হালকা শোষণকে ব্যাপকভাবে উন্নত করার জন্য একটি নতুন কৌশল অর্জন করছে। অ্যাডভান্সড ফোটোনিক্স নেক্সাসে তাদের সর্বশেষ কাগজে, তারা প্রথমবারের মতো সিলিকন-ভিত্তিক ফটোডেটেক্টরকে হালকা-ক্যাপচারিং মাইক্রো-এবং ন্যানো-সারফেস স্ট্রাকচার সহ একটি পরীক্ষামূলক প্রদর্শন প্রদর্শন করে, জিএএএস এবং অন্যান্য আইআইআই-ভি গ্রুপের অর্ধপরিবাহীগুলির সাথে তুলনাযোগ্য অভূতপূর্ব পারফরম্যান্সের উন্নতি অর্জন করে। ফটোডেটরটিতে একটি মাইক্রন-পুরু নলাকার সিলিকন প্লেট থাকে যা একটি অন্তরক স্তরটিতে স্থাপন করা হয়, ধাতব "আঙ্গুলগুলি" প্লেটের শীর্ষে যোগাযোগ ধাতু থেকে একটি আঙুল-কাঁটা ফ্যাশনে প্রসারিত করে। গুরুত্বপূর্ণভাবে, লম্পট সিলিকনটি পর্যায়ক্রমিক প্যাটার্নে সাজানো বিজ্ঞপ্তি গর্তগুলিতে পূর্ণ হয় যা ফোটন ক্যাপচার সাইট হিসাবে কাজ করে। ডিভাইসের সামগ্রিক কাঠামোর ফলে সাধারণত ঘটনার আলো প্রায় 90 ° দ্বারা বাঁকানো হয় যখন এটি পৃষ্ঠকে আঘাত করে, এটি সিআই বিমানের সাথে দীর্ঘস্থায়ীভাবে প্রচার করতে দেয়। এই পার্শ্বীয় প্রচারের মোডগুলি আলোর ভ্রমণের দৈর্ঘ্য বাড়ায় এবং কার্যকরভাবে এটিকে ধীর করে দেয়, আরও হালকা-পদার্থের মিথস্ক্রিয়া বাড়ে এবং এইভাবে শোষণকে বাড়িয়ে তোলে।
গবেষকরা ফোটন ক্যাপচার কাঠামোর প্রভাবগুলি আরও ভালভাবে বোঝার জন্য অপটিক্যাল সিমুলেশন এবং তাত্ত্বিক বিশ্লেষণও পরিচালনা করেছিলেন এবং তাদের সাথে এবং ছাড়াই ফটোডেটেক্টরগুলির সাথে তুলনা করে বেশ কয়েকটি পরীক্ষা -নিরীক্ষা পরিচালনা করেছিলেন। তারা দেখতে পেল যে ফোটন ক্যাপচারটি এনআইআর স্পেকট্রামে ব্রডব্যান্ড শোষণ দক্ষতায় উল্লেখযোগ্য উন্নতি ঘটায়, 86% এর শীর্ষে 68% এর উপরে থাকে। এটি লক্ষণীয় যে নিকটবর্তী ইনফ্রারেড ব্যান্ডে, ফোটন ক্যাপচার ফটোডেক্টরের শোষণ সহগ সাধারণ সিলিকনের চেয়ে কয়েকগুণ বেশি, গ্যালিয়াম আর্সেনাইডের বেশি। এছাড়াও, যদিও প্রস্তাবিত নকশাটি 1μm পুরু সিলিকন প্লেটের জন্য, 30 এনএম এবং 100 এনএম সিলিকন ফিল্মের সিমুলেশনগুলি সিএমওএস ইলেক্ট্রনিক্সের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ একই রকম বর্ধিত পারফরম্যান্স দেখায়।
সামগ্রিকভাবে, এই অধ্যয়নের ফলাফলগুলি উদীয়মান ফোটোনিক্স অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সিলিকন-ভিত্তিক ফটোডেটেক্টরগুলির কার্যকারিতা উন্নত করার জন্য একটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ কৌশল প্রদর্শন করে। উচ্চ শোষণ এমনকি অতি-পাতলা সিলিকন স্তরগুলিতেও অর্জন করা যায় এবং সার্কিটের পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স কম রাখা যায়, যা উচ্চ-গতির সিস্টেমে গুরুত্বপূর্ণ। তদতিরিক্ত, প্রস্তাবিত পদ্ধতিটি আধুনিক সিএমওএস উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং তাই অপটোলেক্ট্রনিক্সকে traditional তিহ্যবাহী সার্কিটের সাথে সংহত করার উপায় বিপ্লব করার সম্ভাবনা রয়েছে। এটি, পরিবর্তে, সাশ্রয়ী মূল্যের আল্ট্রাফাস্ট কম্পিউটার নেটওয়ার্ক এবং ইমেজিং প্রযুক্তিতে যথেষ্ট পরিমাণে লাফানোর পথ সুগম করতে পারে।