Tanki film litijum niobate (ln) fotodeter

Tanki film litijum niobate (ln) fotodeter

Litijum niobate (ln) ima jedinstvenu kristalnu strukturu i bogate fizičke efekte, poput nelinearnih efekata, elektrooptičkih efekata, piroelektričnih efekata i piezoelektričnih efekata. Istovremeno, ima prednosti širokopojasne optičke prozirne prozora i dugoročne stabilnosti. Ove karakteristike čine na važnom platformu za novu generaciju integriranih fotonika. U optičkim uređajima i optoelektronskim sustavima, karakteristike LN-a mogu pružiti bogate funkcije i performanse, promoviranjem razvoja optičke komunikacijske, optičke računarske i optičke polja. Međutim, zbog slabe apsorpcije i izolacijske svojstva litijum-niobate, integrirana primjena litijum-niobate i dalje se suočava s problemom teške detekcije. Posljednjih godina, izvještaji u ovom polju uglavnom uključuju valove za valoge integrirane fotodelektore i heterojakcionalne fotodektore.
Integrirani fotodektor valovoda zasnovan na litijum-niobate obično se fokusira na optičku komunikacijsku C-opsegu (1525-1565nm). U pogledu funkcije, LN uglavnom igra ulogu vođenih talasa, dok se funkcija prepolovnog elektronskog otkrivanja uglavnom oslanja na poluvodiče kao što su silicijum, II-V Group uski pojas uskim poluvodičima i dvodimenzionalnim materijalima. U takvoj arhitekturi se prenosi kroz litijum-nibate optički valovodi sa malim gubitkom, a zatim apsorbiraju druge poluvodičke materijale na bazi fotoelektričnih efekata (kao što su fotokonduktivnost ili fotonaponski efekti) za povećanje koncentracije nosača i pretvoriti u električne signale za izlaz. Prednosti su visoka širina opsega (~ GHz), niski radni napon, male veličine i kompatibilnost sa integracijom fotonske čipove. Međutim, zbog prostornog odvajanja litijumskih niobate i poluvodičkih materijala, iako svaka izvrši vlastite funkcije, u kojoj ne igra samo ulogu u vodenim valovima i drugim izvrsnim stranim nekretninama nisu dobro iskorištene. Poluvodički materijali igraju samo ulogu u fotoelektričnoj konverziji i nedostaje komplementarno spajanje jedno s drugim, što rezultira relativno ograničenim operativnim opsegom. U pogledu specifične implementacije, spajanje svjetlosti iz izvora svjetlosti do litijum-nibate optičkih valoga valoga rezultira značajnim gubicima i strogim procesnim zahtjevima. Pored toga, stvarna optička snaga svjetlosti ozračene na kanal poluvodičkog uređaja u spojnom području teška je kalibracija, što ograničava njegovu performanse otkrivanja.
TradicionalnifotodetektoriKoristi se za aplikacije za snimanje obično se temelje na poluvodičkim materijalima. Stoga, za litijum niobate, njegova niska brzina apsorpcije i izolacijsko nesumnjivo nesumnjivo nisu favorizirani za istraživače fotodetektora, pa čak i teška točka na terenu. Međutim, razvoj heterojnction tehnologije posljednjih godina donio je nadu u istraživanje fotodekata zasnovanih na litijum-niobate. Ostali materijali s jakom apsorpcijom lagane ili izvrsne provodljivosti mogu se raznozisno integrirati s litijum-niobate kako bi nadoknadili svoje nedostatke. Istovremeno, spontana polarizacijska inducirana piroelektrična karakteristika litijum-niobate zbog strukturne anisotropije može se kontrolirati pretvaranjem na toplinu pod ozračivanjem svjetlosti, čime se mijenjaju piroelektrične karakteristike za optoelektronsko otkrivanje. Ovaj toplinski učinak ima prednosti širokopojasne i samostojeće vožnje i mogu se dobro nadopuniti i spajati s drugim materijalima. Sinhrona upotreba toplotnih i fotoelektričnih efekata otvorila je novu eru za fotodektore na bazi litijum niobate, omogućavajući uređaje za kombiniranje prednosti oba efekta. I za nadoknađivanje nedostataka i postizanje komplementarne integracije prednosti, to je istraživačka žarišna točka posljednjih godina. Pored toga, korištenje ION implantacije, bend inženjerstva i inženjerstva defekta takođe je dobar izbor za rješavanje poteškoća u otkrivanju litijum-niobate. Međutim, zbog visoke poteškoće u preradi litijum-nitijum, ovo se polje još uvijek suočava sa velikim izazovima kao što su niske integracije, uređaje i sustavi za snimanje niza i nedovoljne performanse, koji ima veliku vrijednost i prostor za istraživanje i prostor.

Slika 1, koristeći energetske defektne države unutar LN Bandgapa kao elektron donatorskih centara, besplatni nosači naplate generiraju se u kondukcijskom opsegu pod vidljivim svjetlosnim pobudom. U poređenju s prethodnim piroelektričnim LN fotodektorima, koji su obično bili ograničeni na brzinu odgovora od oko 100Hz, ovoLn fotodetektorima bržu brzinu odziva do 10kHz. U međuvremenu, u ovom radu je pokazano da magnezijum ion doping l može postići vanjsku modulaciju svjetlosti uz odgovor do 10kHz. Ovaj rad promovira istraživanje o visokom performansu iBrzi LN fotodetektoreU izgradnji potpuno funkcionalnih integriranih integniranih nagluka za jedan čip.
Ukratko, istraživačko polje odTanki film litijum niobate fotodetetorektoriima važan naučni značaj i ogroman praktični potencijal primjene. U budućnosti, uz razvoj tehnologije i produbljivanjem istraživanja, fotodektorima za tanko filmove razvijene će se za veću integraciju. Kombiniranje različitih metoda integracije za postizanje visokog izvođenja, brzog odgovora i širokopojasne tankog filma Litijum-a u svim aspektima postat će stvarnost, što će u velikoj mjeri promovirati razvoj polja integracije i inteligentne osjetljivosti na čipu i pružiti više mogućnosti za to Nova generacija fotoničkih aplikacija.