បច្ចេកវិទ្យាថ្មីរបស់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺស៊ីលីកុនស្តើង
រចនាសម្ព័ន្ធចាប់យកហ្វូតុងត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើនការស្រូបយកពន្លឺនៅក្នុងស្រទាប់ស្តើងឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺស៊ីលីកុន
ប្រព័ន្ធហ្វូតូនិកកំពុងទទួលបានការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងឆាប់រហ័សនៅក្នុងកម្មវិធីថ្មីៗជាច្រើន រួមទាំងការទំនាក់ទំនងអុបទិក ការចាប់សញ្ញា liDAR និងការថតរូបភាពវេជ្ជសាស្ត្រ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការទទួលយកយ៉ាងទូលំទូលាយនៃហ្វូតូនិកនៅក្នុងដំណោះស្រាយវិស្វកម្មនាពេលអនាគតអាស្រ័យលើថ្លៃដើមនៃការផលិត។ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពដែលអាស្រ័យយ៉ាងធំលើប្រភេទនៃឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកដែលប្រើសម្រាប់គោលបំណងនោះ។
ជាប្រពៃណី ស៊ីលីកុន (Si) គឺជាស៊ីមីកុងដុកទ័រដែលមានច្រើនបំផុតនៅក្នុងឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិច រហូតដល់ឧស្សាហកម្មភាគច្រើនបានចាស់ទុំជុំវិញសម្ភារៈនេះ។ ជាអកុសល ស៊ីមីកុងដុកទ័រមានមេគុណស្រូបយកពន្លឺខ្សោយនៅក្នុងវិសាលគមអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដជិត (NIR) បើប្រៀបធៀបទៅនឹងស៊ីមីកុងដុកទ័រផ្សេងទៀតដូចជា ហ្គាលីញ៉ូមអាសេនីត (GaAs)។ ដោយសារតែបញ្ហានេះ GaAs និងយ៉ាន់ស្ព័រពាក់ព័ន្ធកំពុងរីកចម្រើននៅក្នុងកម្មវិធីហ្វូតូនិក ប៉ុន្តែមិនឆបគ្នាជាមួយដំណើរការស៊ីមីកុងដុកទ័រលោហៈ-អុកស៊ីដបំពេញបន្ថែមបែបប្រពៃណី (CMOS) ដែលប្រើក្នុងការផលិតអេឡិចត្រូនិចភាគច្រើននោះទេ។ នេះនាំឱ្យមានការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៃថ្លៃដើមផលិតកម្មរបស់ពួកគេ។
ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កើតវិធីមួយដើម្បីបង្កើនការស្រូបយកពន្លឺជិតអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដនៅក្នុងស៊ីលីកុន ដែលអាចនាំឱ្យមានការកាត់បន្ថយថ្លៃដើមនៅក្នុងឧបករណ៍ហ្វូតូនិកដែលមានដំណើរការខ្ពស់ ហើយក្រុមស្រាវជ្រាវ UC Davis កំពុងបង្កើតយុទ្ធសាស្ត្រថ្មីមួយដើម្បីកែលម្អការស្រូបយកពន្លឺយ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុងខ្សែភាពយន្តស្តើងស៊ីលីកុន។ នៅក្នុងឯកសារចុងក្រោយបំផុតរបស់ពួកគេនៅ Advanced Photonics Nexus ពួកគេបង្ហាញជាលើកដំបូងនូវការបង្ហាញពីពិសោធន៍នៃឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនជាមួយនឹងរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូ និងណាណូដែលចាប់យកពន្លឺ ដោយសម្រេចបាននូវការកែលម្អដំណើរការដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមកដែលអាចប្រៀបធៀបទៅនឹង GaAs និងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកក្រុម III-V ផ្សេងទៀត។ ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺនេះមានបន្ទះស៊ីលីកុនរាងស៊ីឡាំងក្រាស់មីក្រូនដែលដាក់នៅលើស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ ជាមួយនឹង "ម្រាមដៃ" ដែកលាតសន្ធឹងតាមរបៀបម្រាមដៃពីលោហៈទំនាក់ទំនងនៅផ្នែកខាងលើនៃបន្ទះ។ អ្វីដែលសំខាន់នោះគឺ ស៊ីលីកុនដុំៗត្រូវបានបំពេញដោយរន្ធរាងជារង្វង់ដែលរៀបចំជាលំនាំតាមកាលកំណត់ដែលដើរតួជាកន្លែងចាប់យកហ្វូតូនិក។ រចនាសម្ព័ន្ធទាំងមូលនៃឧបករណ៍នេះបណ្តាលឱ្យពន្លឺដែលកើតឡើងជាធម្មតាពត់ជិត 90° នៅពេលដែលវាប៉ះនឹងផ្ទៃ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យវាសាយភាយទៅចំហៀងតាមបណ្តោយប្លង់ Si។ របៀបសាយភាយទៅចំហៀងទាំងនេះបង្កើនរយៈពេលនៃការធ្វើដំណើររបស់ពន្លឺ និងបន្ថយល្បឿនវាប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព ដែលនាំឱ្យមានអន្តរកម្មពន្លឺទៅនឹងរូបធាតុកាន់តែច្រើន ហើយដូច្នេះបង្កើនការស្រូបយក។
អ្នកស្រាវជ្រាវក៏បានធ្វើការក្លែងធ្វើអុបទិក និងការវិភាគទ្រឹស្តី ដើម្បីយល់កាន់តែច្បាស់អំពីផលប៉ះពាល់នៃរចនាសម្ព័ន្ធចាប់យកហ្វូតុង ហើយបានធ្វើការពិសោធន៍ជាច្រើនដោយប្រៀបធៀបឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺជាមួយ និងដោយគ្មានពួកវា។ ពួកគេបានរកឃើញថា ការចាប់យកហ្វូតុងបាននាំឱ្យមានភាពប្រសើរឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃប្រសិទ្ធភាពស្រូបយកប្រេកង់ធំទូលាយនៅក្នុងវិសាលគម NIR ដោយស្ថិតនៅលើសពី 68% ជាមួយនឹងកំពូល 86%។ វាគួរឱ្យកត់សម្គាល់ថា នៅក្នុងក្រុមអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដជិត មេគុណស្រូបយករបស់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺចាប់យកហ្វូតុងគឺខ្ពស់ជាងស៊ីលីកុនធម្មតាច្រើនដង ដែលលើសពីហ្គាលីញ៉ូមអាសេនីត។ លើសពីនេះ ទោះបីជាការរចនាដែលបានស្នើឡើងគឺសម្រាប់បន្ទះស៊ីលីកុនក្រាស់ 1μm ក៏ដោយ ការក្លែងធ្វើនៃខ្សែភាពយន្តស៊ីលីកុន 30 nm និង 100 nm ដែលឆបគ្នាជាមួយអេឡិចត្រូនិច CMOS បង្ហាញពីដំណើរការប្រសើរឡើងស្រដៀងគ្នា។
ជារួម លទ្ធផលនៃការសិក្សានេះបង្ហាញពីយុទ្ធសាស្ត្រដ៏ជោគជ័យមួយសម្រាប់ការកែលម្អដំណើរការរបស់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុននៅក្នុងកម្មវិធីហ្វូតូនិកដែលកំពុងរីកចម្រើន។ ការស្រូបយកខ្ពស់អាចសម្រេចបានសូម្បីតែនៅក្នុងស្រទាប់ស៊ីលីកុនស្តើងបំផុតក៏ដោយ ហើយសមត្ថភាពប៉ារ៉ាស៊ីតរបស់សៀគ្វីអាចរក្សាបានទាប ដែលមានសារៈសំខាន់នៅក្នុងប្រព័ន្ធល្បឿនលឿន។ លើសពីនេះ វិធីសាស្ត្រដែលបានស្នើឡើងគឺឆបគ្នាជាមួយដំណើរការផលិត CMOS ទំនើប ហើយដូច្នេះមានសក្តានុពលក្នុងបដិវត្តវិធីដែលអុបតូអេឡិចត្រូនិចត្រូវបានរួមបញ្ចូលទៅក្នុងសៀគ្វីប្រពៃណី។ នេះវិញអាចបើកផ្លូវសម្រាប់ការលោតផ្លោះដ៏សំខាន់នៅក្នុងបណ្តាញកុំព្យូទ័រលឿនបំផុតដែលមានតម្លៃសមរម្យ និងបច្ចេកវិទ្យាថតរូបភាព។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១២ ខែវិច្ឆិកា ឆ្នាំ ២០២៤