Tanki film litij niobate (ln) fotodetektor
Litij niobat (LN) ima jedinstvenu kristalnu strukturu i bogate fizičke učinke, poput nelinearnih učinaka, elektroero-optičkih učinaka, piroelektričnih učinaka i piezoelektričnih učinaka. Istodobno, ima prednosti prozora širokopojasne optičke prozirnosti i dugoročne stabilnosti. Ove karakteristike čine LN važnom platformom za novu generaciju integriranih fotonika. U optičkim uređajima i optoelektronskim sustavima karakteristike LN -a mogu pružiti bogate funkcije i performanse, promičući razvoj optičke komunikacije, optičkog računarstva i optičkih osjetljivih polja. Međutim, zbog slabe svojstva apsorpcije i izolacije litij niobata, integrirana primjena litij niobata i dalje se suočava s problemom teške otkrivanja. Posljednjih godina, izvješća u ovom polju uglavnom uključuju valovod integrirane fotodetektore i heterojunkcije fotodetektora.
Integrirani fotodetektor valovoda utemeljen na litij niobatu obično je usmjeren na optičku komunikacijsku C-opsegu (1525-1565Nm). U smislu funkcije, LN uglavnom igra ulogu vođenih valova, dok se funkcija optoelektronske detekcije uglavnom oslanja na poluvodiče poput silicija, III-V grupe uskog pojasa poluvodiča i dvodimenzionalnih materijala. U takvoj se arhitekturi svjetlost prenosi kroz litij -niobat optičke valovode s malim gubitkom, a zatim apsorbira drugi poluvodički materijali na temelju fotoelektričnih učinaka (poput fotokondivnosti ili fotonaponskih učinaka) kako bi se povećala koncentracija nosača i pretvorila u električne signale za izlaz. Prednosti su visoka radna propusna širina (~ GHz), niski radni napon, mala veličina i kompatibilnost s integracijom fotonskog čipa. Međutim, zbog prostornog odvajanja materijala litij niobata i poluvodiča, iako svaka obavlja svoje funkcije, LN igra samo ulogu u vođenju valova i drugih izvrsnih stranih svojstava nisu dobro iskorištene. Poluvodički materijali igraju samo ulogu u fotoelektričnoj pretvorbi i nemaju komplementarno spajanje jedni s drugima, što rezultira relativno ograničenim operativnim opsegom. U smislu specifične provedbe, spajanje svjetlosti iz izvora svjetlosti u litij niobat optički valovod rezultira značajnim gubicima i strogim zahtjevima procesa. Pored toga, teško je kalibrirati stvarnu optičku snagu svjetla ozračenog na kanal poluvodičkog uređaja u području spajanja, što ograničava njegove performanse otkrivanja.
TradicionalnifotodetektoriKoristi se za snimanje aplikacija obično se temelje na poluvodičkim materijalima. Stoga, za litij niobat, njegova niska brzina apsorpcije svjetla i izolacijska svojstva nesumnjivo nisu favorizirani od strane istraživača fotodetektora, pa čak i teške točke na terenu. Međutim, razvoj tehnologije heterojunkcije posljednjih godina donio je nadu u istraživanje fotodetektora koji se temelje na litij niobate. Ostali materijali s jakom apsorpcijom svjetlosti ili izvrsnom vodljivošću mogu se heterogeno integrirati s litij niobateom kako bi se nadoknadila njegovih nedostataka. Istodobno, spontana polarizacija inducirala je piroelektrične karakteristike litij -niobata zbog njegove strukturne anizotropije mogu se kontrolirati pretvaranjem u toplinu pod zračenjem svjetlosti, mijenjajući tako piroelektrične karakteristike za optoelektroničko otkrivanje. Ovaj toplinski učinak ima prednosti širokopojasne i samo -vožnje, a može se dobro nadopuniti i spojiti s drugim materijalima. Sinhrono korištenje toplinskih i fotoelektričnih efekata otvorilo je novu eru za fotodetektore na bazi litij niobata, omogućujući uređajima da kombiniraju prednosti oba učinka. A nadoknaditi nedostatke i postići komplementarnu integraciju prednosti, to je istraživačka žarište posljednjih godina. Osim toga, korištenje implantacije iona, inženjerstva opsega i inženjerstva oštećenja također je dobar izbor za rješavanje poteškoća otkrivanja litij niobata. Međutim, zbog velikih poteškoća u obradi litij niobata, ovo se polje i dalje suočava s velikim izazovima kao što su niska integracija, uređaji i sustavi za snimke niza i nedovoljne performanse, što ima veliku istraživačku vrijednost i prostor.
Slika 1, koristeći energetska stanja oštećenja unutar LN BandGAP -a kao centra za donator elektrona, u opsegu provodljivosti generiraju se besplatni nosači naboja pod pobudom vidljivog svjetla. U usporedbi s prethodnim piroelektričnim LN fotodetektorima, koji su obično bili ograničeni na brzinu odziva od oko 100Hz, ovoLN fotodetektorima bržu brzinu odziva do 10kHz. U međuvremenu, u ovom radu pokazano je da LN dopirani magnezijevim ionom može postići modulaciju vanjske svjetlosti s odgovorom do 10kHz. Ovaj rad promiče istraživanje visokih performansi iLN fotodetektori velike brzineU konstrukciji potpuno funkcionalnih jedno-čips integriranih LN fotonskih čipsa.
Ukratko, istraživačko poljetanki film litij niobate fotodetektoriima važan znanstveni značaj i ogroman potencijal praktične primjene. U budućnosti će se razviti fotodetektori litij niobate (LN) razvijati tanki filmski litij niobate (LN) prema većoj integraciji. Kombinirajući različite metode integracije za postizanje visokih performansi, brzog odgovora i širokopojasnog tankog filma Litij niobate fotodetektori u svim aspektima postat će stvarnost, koja će uvelike promovirati razvoj integracije na čipu i inteligentnih senzorskih polja i pružiti više mogućnosti za Nova generacija aplikacija za fotoniku.
Post Vrijeme: 17-2025