ತೆಳುವಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ನ ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ

ನ ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನತೆಳುವಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್
ತೆಳ್ಳಗೆ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಫೋಟಾನ್ ಕ್ಯಾಪ್ಚರ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆಸಿಲಿಕಾನ್ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು
ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಕಮ್ಯುನಿಕೇಷನ್ಸ್, ಲಿಡಾರ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಮೆಡಿಕಲ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಸೇರಿದಂತೆ ಅನೇಕ ಉದಯೋನ್ಮುಖ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಫೋಟಾನಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ವೇಗವಾಗಿ ಎಳೆತವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತಿವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಭವಿಷ್ಯದ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಪರಿಹಾರಗಳಲ್ಲಿ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆದ್ಯುತಿರಂಗಗಳು, ಇದು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಆ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ ಬಳಸುವ ಅರೆವಾಹಕದ ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.
ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕವಾಗಿ, ಸಿಲಿಕಾನ್ (ಎಸ್‌ಐ) ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಸರ್ವತ್ರ ಅರೆವಾಹಕವಾಗಿದೆ, ಎಷ್ಟರಮಟ್ಟಿಗೆಂದರೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳು ಈ ವಸ್ತುವಿನ ಸುತ್ತ ಪ್ರಬುದ್ಧವಾಗಿವೆ. ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್, ಗ್ಯಾಲಿಯಮ್ ಆರ್ಸೆನೈಡ್ (ಜಿಎಎಎಸ್) ನಂತಹ ಇತರ ಅರೆವಾಹಕಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಎಸ್‌ಐ ಹತ್ತಿರದ ಅತಿಗೆಂಪು (ಎನ್‌ಐಆರ್) ವರ್ಣಪಟಲದಲ್ಲಿ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದುರ್ಬಲ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಾಂಕವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಈ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಜಿಎಎಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳು ಫೋಟೊನಿಕ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದುತ್ತಿವೆ ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಪೂರಕ ಲೋಹ-ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ (ಸಿಎಮ್‌ಒಎಸ್) ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಇದು ಅವರ ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚದಲ್ಲಿ ತೀವ್ರ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು.
ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನಲ್ಲಿ ಅತಿಗೆಂಪು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರು ಒಂದು ಮಾರ್ಗವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದ್ದಾರೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ವೆಚ್ಚ ಕಡಿತಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು ಮತ್ತು ಯುಸಿ ಡೇವಿಸ್ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ಸಿಲಿಕಾನ್ ತೆಳುವಾದ ಚಲನಚಿತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿಸಲು ಹೊಸ ತಂತ್ರವನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತಿದೆ. ಅಡ್ವಾನ್ಸ್ಡ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ನೆಕ್ಸಸ್‌ನಲ್ಲಿ ತಮ್ಮ ಇತ್ತೀಚಿನ ಕಾಗದದಲ್ಲಿ, ಅವರು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ನ ಬೆಳಕನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವ ಮೈಕ್ರೋ-ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ-ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆಗಳ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪ್ರದರ್ಶನವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತಾರೆ, GAAS ಮತ್ತು ಇತರ III-V ಗುಂಪು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ ಅಭೂತಪೂರ್ವ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತಾರೆ. ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ ಮೈಕ್ರಾನ್-ದಪ್ಪದ ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪ್ಲೇಟ್ ಅನ್ನು ನಿರೋಧಕ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಇರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಲೋಹದ “ಬೆರಳುಗಳು” ತಟ್ಟೆಯ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಸಂಪರ್ಕ ಲೋಹದಿಂದ ಬೆರಳು-ಫೋರ್ಕ್ ಶೈಲಿಯಲ್ಲಿ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ. ಮುಖ್ಯವಾಗಿ, ಲುಂಪಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆವರ್ತಕ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ರಂಧ್ರಗಳಿಂದ ತುಂಬಿರುತ್ತದೆ, ಅದು ಫೋಟಾನ್ ಕ್ಯಾಪ್ಚರ್ ಸೈಟ್‌ಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಧನದ ಒಟ್ಟಾರೆ ರಚನೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಘಟನೆಯ ಬೆಳಕನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಹೊಡೆದಾಗ ಸುಮಾರು 90 from ರಷ್ಟು ಬಾಗಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಎಸ್‌ಐ ಸಮತಲದಲ್ಲಿ ಪಾರ್ಶ್ವವಾಗಿ ಪ್ರಚಾರ ಮಾಡಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಈ ಪಾರ್ಶ್ವ ಪ್ರಸರಣ ವಿಧಾನಗಳು ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಯಾಣದ ಉದ್ದವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ನಿಧಾನಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚು ಬೆಳಕಿನ-ವಸ್ತುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದರಿಂದಾಗಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಫೋಟಾನ್ ಕ್ಯಾಪ್ಚರ್ ರಚನೆಗಳ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಂಶೋಧಕರು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಗಳನ್ನು ಸಹ ನಡೆಸಿದರು ಮತ್ತು ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಅವುಗಳೊಂದಿಗೆ ಮತ್ತು ಇಲ್ಲದೆ ಹೋಲಿಸುವ ಹಲವಾರು ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿದರು. ಫೋಟಾನ್ ಕ್ಯಾಪ್ಚರ್ ಎನ್ಐಆರ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ನಲ್ಲಿ ಬ್ರಾಡ್ಬ್ಯಾಂಡ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ದಕ್ಷತೆಯಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಸುಧಾರಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು ಎಂದು ಅವರು ಕಂಡುಕೊಂಡರು, 86% ನಷ್ಟು ಗರಿಷ್ಠತೆಯೊಂದಿಗೆ 68% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದ್ದಾರೆ. ಹತ್ತಿರದ ಅತಿಗೆಂಪು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ, ಫೋಟಾನ್ ಕ್ಯಾಪ್ಚರ್ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಾಂಕವು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ಗಿಂತ ಹಲವಾರು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ, ಇದು ಗ್ಯಾಲಿಯಮ್ ಆರ್ಸೆನೈಡ್ ಅನ್ನು ಮೀರಿದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ವಿನ್ಯಾಸವು 1μm ದಪ್ಪದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫಲಕಗಳಿಗೆ ಇದ್ದರೂ, CMOS ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವ 30 nm ಮತ್ತು 100 nm ಸಿಲಿಕಾನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳು ಇದೇ ರೀತಿಯ ವರ್ಧಿತ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.
ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ, ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಉದಯೋನ್ಮುಖ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಫೋಟೊಡೆಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಭರವಸೆಯ ತಂತ್ರವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಅಲ್ಟ್ರಾ-ತೆಳುವಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪದರಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು, ಮತ್ತು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನ ಪರಾವಲಂಬಿ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಇಡಬಹುದು, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ವಿಧಾನವು ಆಧುನಿಕ CMOS ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರೊನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸುವ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ ಕ್ರಾಂತಿಯುಂಟುಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದು ಕೈಗೆಟುಕುವ ಅಲ್ಟ್ರಾಫಾಸ್ಟ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇಮೇಜಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಸಾಕಷ್ಟು ಚಿಮ್ಮಲು ದಾರಿ ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.