Фотодертектор с тънък филм Lithium niobate (LN)

Фотодертектор с тънък филм Lithium niobate (LN)

Lithium niobate (LN) има уникална кристална структура и богати физически ефекти, като нелинейни ефекти, електрооптични ефекти, пироелектрични ефекти и пиезоелектрични ефекти. В същото време той има предимствата на широколентовия прозорец за оптична прозрачност и дългосрочната стабилност. Тези характеристики правят LN важна платформа за новото поколение интегрирана фотоника. В оптичните устройства и оптоелектронните системи характеристиките на LN могат да осигурят богати функции и производителност, насърчавайки развитието на оптични комуникации, оптични изчисления и оптични сензорни полета. Въпреки това, поради слабите свойства на абсорбция и изолация на литиев ниобат, интегрираното приложение на литиев niobate все още е изправено пред проблема с трудното откриване. През последните години докладите в тази област включват главно вълноводни интегрирани фотодетектори и хетероджункционни фотодетектори.
Интегрираният фотодетектор на вълновод на литиев ниобат обикновено е фокусиран върху оптичната комуникация C-лентата (1525-1565nm). По отношение на функцията, LN играе главно ролята на ръководени вълни, докато функцията за откриване на оптоелектронно откриване се разчита главно на полупроводници като силиций, III-V група полупроводници и двуизмерни материали. В такава архитектура светлината се предава чрез литиев ниобат оптични вълновода с ниска загуба и след това се абсорбира от други полупроводникови материали, базирани на фотоелектрически ефекти (като фотокондуктивност или фотоволтаични ефекти), за да се увеличи концентрацията на носител и да го превърне в електрически сигнали за изход. Предимствата са с висока експлоатационна честотна лента (~ GHz), ниско работно напрежение, малък размер и съвместимост с интеграцията на фотонен чип. Въпреки това, поради пространственото разделяне на литиеви ниобат и полупроводникови материали, въпреки че всеки от тях изпълнява свои собствени функции, LN играе само роля в ръководството на вълни и други отлични чуждестранни имоти не са били добре използвани. Полупроводниковите материали играят само роля при фотоелектрическото преобразуване и липсват допълнително свързване помежду си, което води до сравнително ограничена операционна лента. По отношение на специфичното прилагане, свързването на светлината от източника на светлина към литийния оптичен вълновода на литий Niobate води до значителни загуби и строги изисквания на процеса. В допълнение, действителната оптична мощност на светлината, облъчена върху канала на полупроводниковите устройства в областта на свързване, е трудна за калибриране, което ограничава работата му за откриване.
ТрадиционнитеФототекториИзползва се за приложения за изображения обикновено се основава на полупроводникови материали. Следователно, за литиев niobate, ниската му скорост на абсорбция на светлина и изолационните свойства го правят несъмнено не се благоприятства от изследователите на фотодетектора и дори труден момент в областта. Въпреки това, развитието на хетерожунционната технология през последните години донесе надежда за изследването на литиево -базирани фотодетектори. Други материали със силна светлинна абсорбция или отлична проводимост могат да бъдат хетерогенно интегрирани с литиев ниобат, за да компенсират неговите недостатъци. В същото време спонтанната поляризация, индуцирана пироелектрични характеристики на литиев ниобат поради неговата структурна анизотропия, може да бъде контролирана чрез преобразуване в топлина под светло облъчване, като по този начин се променят пироелектрическите характеристики за откриване на оптоелектронно. Този термичен ефект има предимствата на широколентовото и самостоятелното шофиране и може да бъде добре допълнен и слети с други материали. Синхронно използване на термични и фотоелектрически ефекти отвори нова ера за фотодетектори, базирани на литиев Niobate, което позволява на устройствата да комбинират предимствата на двата ефекта. И за да се компенсира недостатъците и да постигне допълнителна интеграция на предимствата, това е изследователска гореща точка през последните години. В допълнение, използването на йонна имплантация, инженеринг на ленти и дефекти инженеринг също е добър избор за решаване на трудността за откриване на литиев niobate. Въпреки това, поради високата трудност на обработката на литиевия niobate, това поле все още е изправено пред големи предизвикателства като ниска интеграция, устройства за изображения и системи за изобразяване на масиви и недостатъчна производителност, която има голяма стойност на изследванията и пространството.

Фигура 1, използвайки състоянията на дефектната енергия в рамките на LN лентата като центрове за донори на електрон, носителите на свободен заряд се генерират в обхвата на проводимост при видима светлинна възбуда. В сравнение с предишните пироелектрични LN фотодетектори, които обикновено са ограничени до скорост на реакция от около 100Hz, товаLn PhotoDetectorИма по -бърза скорост на реакция до 10kHz. Междувременно в тази работа беше доказано, че легираната с магнезиево йонно LN може да постигне външна светлинна модулация с отговор до 10kHz. Тази работа насърчава изследванията на високоефективността иВисокоскоростни LN фотодетекториПри изграждането на напълно функционални интегрирани LN фотонни чипове с един чип.
В обобщение, изследователската област наЛитиеви литиеви фотодетектори с тънки филмиима важно научно значение и огромен практически потенциал за приложение. В бъдеще, с развитието на технологиите и задълбочаването на изследванията, фотодетекторите с тънък филм Niobate (LN) ще се развият към по -висока интеграция. Комбинирането на различни методи за интеграция за постигане на високоефективни, бързи реакции и широколентови черни филмови литиеви фотодетектори във всички аспекти ще се превърне в реалност, което ще насърчи значително развитието на интеграцията на чипа и интелигентните сензорни полета и ще предостави повече възможности за полетата на чип и интелигентно сензорни сензорни полета и ще предостави повече възможности за сферата Ново поколение приложения за фотоника.