અતિ-પાતળા પર નવું સંશોધનInGaAs ફોટોડિટેક્ટર
શોર્ટ-વેવ ઇન્ફ્રારેડ (SWIR) ઇમેજિંગ ટેકનોલોજીની પ્રગતિએ નાઇટ વિઝન સિસ્ટમ્સ, ઔદ્યોગિક નિરીક્ષણ, વૈજ્ઞાનિક સંશોધન અને સુરક્ષા સુરક્ષા અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં નોંધપાત્ર યોગદાન આપ્યું છે. દૃશ્યમાન પ્રકાશ સ્પેક્ટ્રમની બહાર શોધની વધતી માંગ સાથે, શોર્ટ-વેવ ઇન્ફ્રારેડ ઇમેજ સેન્સરનો વિકાસ પણ સતત વધી રહ્યો છે. જો કે, ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન અને ઓછા-અવાજ પ્રાપ્ત કરવાવાઇડ-સ્પેક્ટ્રમ ફોટોડિટેક્ટરહજુ પણ ઘણા ટેકનિકલ પડકારોનો સામનો કરવો પડે છે. જોકે પરંપરાગત InGaAs શોર્ટ-વેવ ઇન્ફ્રારેડ ફોટોડિટેક્ટર ઉત્તમ ફોટોઇલેક્ટ્રિક રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા અને વાહક ગતિશીલતા પ્રદર્શિત કરી શકે છે, તેમના મુખ્ય પ્રદર્શન સૂચકાંકો અને ઉપકરણ માળખા વચ્ચે મૂળભૂત વિરોધાભાસ છે. ઉચ્ચ ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા (QE) મેળવવા માટે, પરંપરાગત ડિઝાઇનમાં 3 માઇક્રોમીટર કે તેથી વધુના શોષણ સ્તર (AL) ની જરૂર પડે છે, અને આ માળખાકીય ડિઝાઇન વિવિધ સમસ્યાઓ તરફ દોરી જાય છે.
InGaAs શોર્ટ-વેવ ઇન્ફ્રારેડમાં શોષણ સ્તર (TAL) ની જાડાઈ ઘટાડવા માટેફોટોડિટેક્ટર, લાંબી તરંગલંબાઇ પર શોષણમાં ઘટાડા માટે વળતર આપવું મહત્વપૂર્ણ છે, ખાસ કરીને જ્યારે નાના-ક્ષેત્ર શોષણ સ્તરની જાડાઈ લાંબા-તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં અપૂરતી શોષણ તરફ દોરી જાય છે. આકૃતિ 1a ઓપ્ટિકલ શોષણ માર્ગને વિસ્તૃત કરીને નાના-ક્ષેત્ર શોષણ સ્તરની જાડાઈ માટે વળતર આપવાની પદ્ધતિ દર્શાવે છે. આ અભ્યાસ ઉપકરણની પાછળની બાજુએ TiOx/Au-આધારિત માર્ગદર્શિત મોડ રેઝોનન્સ (GMR) માળખું રજૂ કરીને ટૂંકા-તરંગ ઇન્ફ્રારેડ બેન્ડમાં ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા (QE) ને વધારે છે.
પરંપરાગત પ્લેનર મેટલ રિફ્લેક્શન સ્ટ્રક્ચર્સની તુલનામાં, ગાઇડેડ મોડ રેઝોનન્સ સ્ટ્રક્ચર બહુવિધ રેઝોનન્સ શોષણ અસરો ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જે લાંબા-તરંગલંબાઇવાળા પ્રકાશની શોષણ કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. સંશોધકોએ સખત કપલ્ડ-વેવ વિશ્લેષણ (RCWA) પદ્ધતિ દ્વારા ગાઇડેડ મોડ રેઝોનન્સ સ્ટ્રક્ચરના મુખ્ય પરિમાણ ડિઝાઇનને ઑપ્ટિમાઇઝ કર્યું, જેમાં સમયગાળો, સામગ્રી રચના અને ભરણ પરિબળનો સમાવેશ થાય છે. પરિણામે, આ ઉપકરણ હજુ પણ શોર્ટ-વેવ ઇન્ફ્રારેડ બેન્ડમાં કાર્યક્ષમ શોષણ જાળવી રાખે છે. InGaAs સામગ્રીના ફાયદાઓનો લાભ લઈને, સંશોધકોએ સબસ્ટ્રેટ સ્ટ્રક્ચરના આધારે સ્પેક્ટ્રલ પ્રતિભાવનું પણ અન્વેષણ કર્યું. શોષણ સ્તરની જાડાઈમાં ઘટાડો EQE માં ઘટાડો સાથે હોવો જોઈએ.
નિષ્કર્ષમાં, આ સંશોધને માત્ર 0.98 માઇક્રોમીટરની જાડાઈ સાથે InGaAs ડિટેક્ટર સફળતાપૂર્વક વિકસાવ્યું, જે પરંપરાગત રચના કરતા 2.5 ગણાથી વધુ પાતળું છે. તે જ સમયે, તે 400-1700 nm તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં 70% થી વધુ ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા જાળવી રાખે છે. અલ્ટ્રા-થિન InGaAs ફોટોડિટેક્ટરની પ્રગતિશીલ સિદ્ધિ ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન, ઓછા-અવાજવાળા વાઇડ-સ્પેક્ટ્રમ ઇમેજ સેન્સરના વિકાસ માટે એક નવો તકનીકી માર્ગ પૂરો પાડે છે. અલ્ટ્રા-થિન સ્ટ્રક્ચર ડિઝાઇન દ્વારા લાવવામાં આવેલ ઝડપી વાહક પરિવહન સમય ઇલેક્ટ્રિકલ ક્રોસસ્ટોકને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવા અને ઉપકરણની પ્રતિભાવ લાક્ષણિકતાઓમાં સુધારો કરવાની અપેક્ષા છે. તે જ સમયે, ઘટાડેલ ઉપકરણ માળખું સિંગલ-ચિપ ત્રિ-પરિમાણીય (M3D) એકીકરણ તકનીક માટે વધુ યોગ્ય છે, જે ઉચ્ચ-ઘનતા પિક્સેલ એરે પ્રાપ્ત કરવા માટે પાયો નાખે છે.
પોસ્ટ સમય: ફેબ્રુઆરી-24-2026