Kajian baharu tentang ultra-nipisPengesan foto InGaAs
Kemajuan teknologi pengimejan inframerah gelombang pendek (SWIR) telah memberikan sumbangan yang ketara kepada sistem penglihatan malam, pemeriksaan perindustrian, penyelidikan saintifik, dan perlindungan keselamatan serta bidang-bidang lain. Dengan peningkatan permintaan untuk pengesanan di luar spektrum cahaya yang boleh dilihat, perkembangan sensor imej inframerah gelombang pendek juga sentiasa meningkat. Walau bagaimanapun, mencapai resolusi tinggi dan hingar rendahfotodetektor spektrum luasmasih menghadapi banyak cabaran teknikal. Walaupun fotodetektor inframerah gelombang pendek InGaAs tradisional boleh mempamerkan kecekapan penukaran fotoelektrik dan mobiliti pembawa yang sangat baik, terdapat percanggahan asas antara penunjuk prestasi utama dan struktur perantinya. Untuk mendapatkan kecekapan kuantum (QE) yang lebih tinggi, reka bentuk konvensional memerlukan lapisan penyerapan (AL) sebanyak 3 mikrometer atau lebih, dan reka bentuk struktur ini membawa kepada pelbagai masalah.
Untuk mengurangkan ketebalan lapisan penyerapan (TAL) dalam inframerah gelombang pendek InGaAspengesan foto, mengimbangi pengurangan penyerapan pada panjang gelombang yang panjang adalah penting, terutamanya apabila ketebalan lapisan penyerapan kawasan kecil menyebabkan penyerapan yang tidak mencukupi dalam julat panjang gelombang yang panjang. Rajah 1a menggambarkan kaedah mengimbangi ketebalan lapisan penyerapan kawasan kecil dengan melanjutkan laluan penyerapan optik. Kajian ini meningkatkan kecekapan kuantum (QE) dalam jalur inframerah gelombang pendek dengan memperkenalkan struktur resonans mod berpandu (GMR) berasaskan TiOx/Au di bahagian belakang peranti.
Berbanding dengan struktur pantulan logam planar tradisional, struktur resonans mod berpandu boleh menghasilkan pelbagai kesan penyerapan resonans, sekali gus meningkatkan kecekapan penyerapan cahaya panjang gelombang panjang dengan ketara. Penyelidik mengoptimumkan reka bentuk parameter utama struktur resonans mod berpandu, termasuk tempoh, komposisi bahan dan faktor pengisian, melalui kaedah analisis gelombang gandingan (RCWA) yang ketat. Hasilnya, peranti ini masih mengekalkan penyerapan yang cekap dalam jalur inframerah gelombang pendek. Dengan memanfaatkan kelebihan bahan InGaAs, penyelidik juga meneroka tindak balas spektrum bergantung pada struktur substrat. Penurunan ketebalan lapisan penyerapan harus disertai dengan penurunan EQE.
Kesimpulannya, kajian ini berjaya membangunkan pengesan InGaAs dengan ketebalan hanya 0.98 mikrometer, yang lebih daripada 2.5 kali lebih nipis daripada struktur tradisional. Pada masa yang sama, ia mengekalkan kecekapan kuantum lebih 70% dalam julat panjang gelombang 400-1700 nm. Pencapaian terobosan pengesan foto InGaAs ultra nipis menyediakan laluan teknikal baharu untuk pembangunan sensor imej spektrum luas beresolusi tinggi dan hingar rendah. Masa pengangkutan pembawa pantas yang dibawa oleh reka bentuk struktur ultra nipis dijangka dapat mengurangkan crosstalk elektrik dengan ketara dan meningkatkan ciri tindak balas peranti. Pada masa yang sama, struktur peranti yang dikurangkan lebih sesuai untuk teknologi penyepaduan tiga dimensi (M3D) cip tunggal, meletakkan asas untuk mencapai tatasusunan piksel berketumpatan tinggi.
Masa siaran: 24 Feb-2026