Dun film litium niobaat (LN) fotodetektor
Litium niobaat (LN) het 'n unieke kristalstruktuur en ryk fisiese effekte, soos nie-lineêre effekte, elektro-optiese effekte, pyro-elektriese effekte en piëzo-elektriese effekte. Terselfdertyd het dit die voordele van 'n breëband-optiese deursigtigheidsvenster en langtermynstabiliteit. Hierdie eienskappe maak LN 'n belangrike platform vir die nuwe generasie geïntegreerde fotonika. In optiese toestelle en opto -elektroniese stelsels kan die eienskappe van LN ryk funksies en werkverrigting bied, wat die ontwikkeling van optiese kommunikasie-, optiese rekenaar- en optiese waarnemingsvelde bevorder. Vanweë die swak absorpsie- en isolasie -eienskappe van litiumniobaat, staar die geïntegreerde toepassing van litiumniobaat egter steeds die probleem van moeilike opsporing in die gesig. In onlangse jare bevat verslae in hierdie veld hoofsaaklik golfleiergeïntegreerde fotodetektore en heterojunksie -fotodetektore.
Die golfleier-geïntegreerde fotodetektor gebaseer op litiumniobaat is gewoonlik gefokus op die optiese kommunikasie C-band (1525-1565Nm). Wat die funksie betref, speel LN hoofsaaklik die rol van begeleide golwe, terwyl die opto-elektroniese opsporingsfunksie hoofsaaklik afhanklik is van halfgeleiers soos silikon, III-V-groep smal bandgap-halfgeleiers en tweedimensionele materiale. In so 'n argitektuur word lig deur litium niobaat optiese golfgeleides met 'n lae verlies oorgedra, en dan opgeneem deur ander halfgeleiermateriaal gebaseer op foto -elektriese effekte (soos fotokonduktiwiteit of fotovoltaïese effekte) om die konsentrasie van die draer te verhoog en dit in elektriese seine te omskep vir uitset. Die voordele is 'n hoë werkende bandwydte (~ GHz), lae werkspanning, klein grootte en verenigbaarheid met fotoniese chipintegrasie. Vanweë die ruimtelike skeiding van litiumniobaat- en halfgeleiermateriaal, hoewel hulle elkeen hul eie funksies verrig, speel LN slegs 'n rol in die begeleiding van golwe en ander uitstekende vreemde eienskappe nie goed benut nie. Halfgeleiermateriaal speel slegs 'n rol in foto -elektriese omskakeling en het nie 'n aanvullende koppeling met mekaar nie, wat lei tot 'n relatiewe beperkte bedryfsband. Wat die spesifieke implementering betref, lei die koppeling van lig van die ligbron aan die litium niobaat optiese golfleier in beduidende verliese en streng prosesvereistes. Daarbenewens is die werklike optiese krag van die lig wat op die halfgeleierapparaatkanaal in die koppelingsgebied bestraal word, moeilik om te kalibreer, wat die opsporingsprestasie beperk.
Die tradisionelefotodetektoreWord gebruik vir beeldvormingstoepassings is gewoonlik gebaseer op halfgeleiermateriaal. Daarom, vir litium niobate, maak die lae ligabsorpsietempo en isolerende eienskappe dit ongetwyfeld nie deur fotodetektor -navorsers nie, en selfs 'n moeilike punt in die veld. Die ontwikkeling van heterojunksie -tegnologie die afgelope paar jaar het egter hoop gebring vir die navorsing van litium -niobaat -gebaseerde fotodetektore. Ander materiale met 'n sterk ligabsorpsie of uitstekende geleidingsvermoë kan heterogeen geïntegreer met litiumniobaat om die tekortkominge te vergoed. Terselfdertyd kan die spontane polarisasie pyro -elektriese eienskappe van litium niobaat veroorsaak as gevolg van die strukturele anisotropie daarvan deur om te skakel na hitte onder ligte bestraling en sodoende die pyro -elektriese eienskappe vir opto -elektroniese opsporing te verander. Hierdie termiese effek het die voordele van breëband- en selfbestuur, en kan goed aangevul word en met ander materiale versmelt word. Die sinchroniese gebruik van termiese en foto -elektriese effekte het 'n nuwe era vir litium -niobaat -gebaseerde fotodetektore geopen, wat toestelle in staat stel om die voordele van beide effekte te kombineer. En om die tekortkominge op te maak en aanvullende integrasie van voordele te bewerkstellig, is dit die afgelope paar jaar 'n navorsingshotspot. Daarbenewens is die gebruik van iooninplanting, bandingenieurswese en defek -ingenieurswese ook 'n goeie keuse om die probleme op te los om litiumniobaat op te spoor. Vanweë die hoë verwerkingsprobleme van litiumniobate, staan hierdie veld egter steeds groot uitdagings soos lae integrasie, skikkingsbeeldingstoestelle en -stelsels, en onvoldoende prestasie, wat uitstekende navorsingswaarde en ruimte het.
Figuur 1, met behulp van die defek -energietoestande binne die LN -bandgap as elektronskenker -sentrums, word gratis ladingsdraers in die geleidingsband gegenereer onder sigbare lig -opwinding. In vergelyking met vorige pyro -elektriese LN -fotodetektore, wat tipies beperk was tot 'n reaksiesnelheid van ongeveer 100Hz, is ditLN fotodetektorhet 'n vinniger reaksiesnelheid van tot 10 kHz. Intussen is daar in hierdie werk aangetoon dat magnesiumioon -gedoteerde LN eksterne ligmodulasie kan bewerkstellig met 'n reaksie van tot 10 kHz. Hierdie werk bevorder die navorsing oor hoë werkverrigting enhoë snelheid LN-fotodetektoreIn die konstruksie van volledig funksionele enkel-skyf geïntegreerde LN-fotoniese skyfies.
Samevattend die navorsingsveld vandun film litium niobaat fotodetektorehet belangrike wetenskaplike belang en enorme praktiese toepassingspotensiaal. In die toekoms, met die ontwikkeling van tegnologie en die verdieping van navorsing, sal fotodetektore van dun film litium niobate (LN) ontwikkel tot hoër integrasie. Die kombinasie Nuwe generasie fotonika -toepassings.
Postyd: Feb-17-2025