Litio Niobate Lithium Fotodetektorea

Litio Niobate Lithium Fotodetektorea

Litio Niobate (LN) kristal egitura berezia eta efektu fisiko aberatsak ditu, esaterako, efektu ez-aproposak, efektu elektro-optikoak, efektu piroelektrikoak eta efektu piezoelektrikoak. Aldi berean, banda zabaleko gardentasunaren leihoaren abantailak ditu eta epe luzerako egonkortasuna. Ezaugarri hauek fotonika integratuen belaunaldi berrirako plataforma garrantzitsua bihurtzen dute. Gailu optikoetan eta sistema optoelektronikoetan, LN-ren ezaugarriek funtzio eta errendimendu aberatsak eman ditzakete, komunikazio optikoaren, konputazio optikoaren eta sentsore optikoko eremuen garapena sustatuz. Hala ere, litio niobatoaren xurgapen eta isolamendu ahulak direla eta, litio niobatoen aplikazio integratuak hautemateko zailtasunaren arazoari aurre egiten dio. Azken urteotan, arlo horretan egindako txostenak batez ere WaveGuide fotodetektore integratuak eta heterojunction fotodeteektagailuak daude.
Litio niobatean oinarritutako olatu integratua C-Band (1525-1565NM) komunikazio optikoan oinarritzen da. Funtzioari dagokionez, LN-k olatu gidatuen rola betetzen du batez ere, eta, batez ere, hautemateko optoelektronikoko funtzioak silizioa, III-V taldeko bandgap erdieroale estuak eta bi dimentsiotako materialak ditu. Arkitektura horretan, argi-arkitektura galera baxua duten uhin optikoen bidez transmititzen da, eta, ondoren, efektu fotoelektrikoetan oinarritutako beste erdieroaleen bidez xurgatu da (fotokodaritzakoa edo efektu fotovoltaikoak), eta irteerako seinale elektriko bihurtzen dira. Abantailak funtzionamendu handiko banda zabalera (~ GHz) dira, funtzionamendu tentsio baxua, tamaina txikia eta bateragarritasuna txip fotonikoen integrazioarekin. Hala ere, litio niobatoen eta erdieroaleen materialen bereizketa espaziala dela eta, nahiz eta bakoitzak bere funtzioak betetzen dituzten arren, Lnek olatuak gidatzeko eginkizuna du eta atzerriko beste propietate bikainak ez dira ondo erabili. Material erdieroaleek bihurketa fotoelektrikoan soilik jokatzen dute eta elkarren artean loturarik eza dute, nahiko erlazionatutako talde eragilea. Berariazko ezarpenari dagokionez, argi iturriko argiaren akoplamenduak Litioaren Niobateko uhin-olatu optikoetara galera garrantzitsuak eta prozesu eskakizun zorrotzak sortzen ditu. Gainera, akoplamendu eskualdeko erdieroalearen gailuan irradiatutako argiaren ahalmen optikoa kalibratzeko zaila da, eta horrek detektatzeko errendimendua mugatzen du.
TradizionalafotodetektoreakIrudien aplikazioetarako erabilitako material erdieroaleetan oinarritzen da. Hori dela eta, litio niobaterako, argi xurgapen-tasa baxua eta propietate isolatzaileak ez dira, zalantzarik gabe, fotodetektoratzaileen ikertzaileek eta are puntu zaila da. Hala ere, azken urteotan Heterojunction teknologiaren garapenak espero du Litio Niobate oinarritutako fotodetektoreen ikerketari. Argia xurgatzeko edo eroankortasun bikaina duten beste material batzuk heterogeneoki integratu daitezke litio niobatoarekin, bere gabeziak konpentsatzeko. Aldi berean, litio niobatoaren ezaugarri piroelektrikoak eragindako polarizazio esponetikoak, egiturazko anisotropia dela eta, berotzera bihurtu daiteke, argiztapen argiaren azpian, eta, beraz, detekzio optoelektronikoaren ezaugarri piroelektrikoak aldatuz. Efektu termiko honek banda zabalaren eta auto gidaritzaren abantailak ditu, eta beste material batzuekin osatu eta fusionatu daitezke. Efektu termiko eta fotoelektrikoen erabilera sinkronikoak aro berri bat ireki du litio niobatoetan oinarritutako fotodetektoreentzat, gailuak biak efektuen abantailak uztartzeko gaitu. Eta gabeziak egiteko eta abantailen integrazio osagarria lortzeko, azken urteotan ikerketa-hotspot bat da. Gainera, ioi inplantazioa, banda ingeniaritza eta akats ingeniaritza erabiltzea ere aukera ona da litio niobato detektatzeko zailtasunak konpontzeko. Hala ere, litio niobatoen prozesatzeko zailtasun handia dela eta, eremu honek erronka handiak ditu oraindik integrazio baxua, matrize irudien gailuak eta sistemak eta errendimendu nahikoa, ikerketa-balio eta espazio handia duena.

1. irudia, Energia-estatuen akatsak LN bandgap-en bidez, elektronika emaileen zentroak erabiliz, doako karga garraiolariak sortzen dira eroketa bandan, argi kitzikapenaren azpian. Aurreko Piroi Pireroelektrikoen Fotodetektoreekin alderatuta, normalean 100Hz inguruko erantzun-abiadurara mugatzen zirenak, hauLn fotodetektoreaErantzun azkarragoa da 10khz arte. Bien bitartean, lan honetan, frogatu zen magnesio ion doped ln-ek kanpoko argiaren modulazioa lor dezakeela 10khz-en erantzuna izan dezan. Lan honek errendimendu handiko eta errendimenduari buruzko ikerketa sustatzen duAbiadura handiko LN fotodetektoreakTxip bakarreko Fotonic Fotonic Chip-en eraikuntzan.
Laburbilduz, ikerketa-eremuaFilm mehea litio niobate fotodetektoreakEsanahi zientifiko garrantzitsua eta aplikazio praktiko izugarria ditu. Etorkizunean, teknologiaren garapenarekin eta ikerketaren sakonera, Litio Niobate Fotodetektoreak (LN) fotodetektoreak garatuko dira. Integraziorako metodo desberdinak konbinatuz, erantzun azkarra, erantzun azkarra eta lizentziatura fotogeetektoreak lortzeko, alderdi guztietan, errealitate bihurtuko da, eta horrek asko bultzatuko du txip integrazioaren eta sentsore adimendunen arloen garapena eta aukera gehiago eskaintzeko eta aukera gehiago eskainiko ditu Fotonika aplikazioen belaunaldi berria.