បច្ចេកវិទ្យាថ្មីនៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាពស៊ីលីកុនស្តើង

បច្ចេកវិទ្យាថ្មីរបស់ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពស៊ីលីកុនស្តើង
រចនាសម្ព័ន្ធចាប់យក Photon ត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើនការស្រូបយកពន្លឺនៅក្នុងស្តើងឧបករណ៍ចាប់រូបភាពស៊ីលីកុន
ប្រព័ន្ធ Photonic កំពុងទទួលបានភាពទាក់ទាញយ៉ាងឆាប់រហ័សនៅក្នុងកម្មវិធីដែលកំពុងរីកចម្រើនជាច្រើន រួមទាំងការទំនាក់ទំនងអុបទិក ការចាប់សញ្ញា liDAR និងរូបភាពវេជ្ជសាស្ត្រ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយការទទួលយកយ៉ាងទូលំទូលាយនៃ photonics នៅក្នុងដំណោះស្រាយវិស្វកម្មនាពេលអនាគតអាស្រ័យលើតម្លៃនៃការផលិតឧបករណ៍ចាប់រូបភាពដែលនៅក្នុងវេនភាគច្រើនអាស្រ័យទៅលើប្រភេទនៃ semiconductor ដែលប្រើសម្រាប់គោលបំណងនោះ។
ជាប្រពៃណី ស៊ីលីកុន (Si) គឺជាសារធាតុ semiconductor ដ៏ពេញនិយមបំផុតនៅក្នុងឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិក ដូច្នេះហើយបានជាឧស្សាហកម្មភាគច្រើនមានភាពចាស់ទុំជុំវិញសម្ភារៈនេះ។ ជាអកុសល Si មានមេគុណស្រូបយកពន្លឺខ្សោយនៅក្នុងវិសាលគមជិតអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ (NIR) បើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកផ្សេងទៀតដូចជាហ្គាលីយ៉ូមអាសេនីត (GaAs) ។ ដោយសារតែនេះ GaAs និងយ៉ាន់ស្ព័រដែលពាក់ព័ន្ធកំពុងរីកចម្រើននៅក្នុងកម្មវិធី photonic ប៉ុន្តែមិនត្រូវគ្នាជាមួយនឹងដំណើរការប្រពៃណីបំពេញបន្ថែមលោហៈ-អុកស៊ីដ semiconductor (CMOS) ដែលប្រើក្នុងការផលិតគ្រឿងអេឡិចត្រូនិចភាគច្រើននោះទេ។ នេះនាំឱ្យមានការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៃថ្លៃដើមផលិតកម្មរបស់ពួកគេ។
អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កើតវិធីមួយដើម្បីបង្កើនការស្រូបយកជិតអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដនៅក្នុងស៊ីលីកុន ដែលអាចនាំឱ្យកាត់បន្ថយការចំណាយលើឧបករណ៍ photonic ដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ហើយក្រុមស្រាវជ្រាវ UC Davis កំពុងត្រួសត្រាយនូវយុទ្ធសាស្ត្រថ្មី ដើម្បីកែលម្អការស្រូបយកពន្លឺយ៉ាងច្រើននៅក្នុងខ្សែភាពយន្តស្តើងស៊ីលីកុន។ នៅក្នុងក្រដាសចុងក្រោយបំផុតរបស់ពួកគេនៅ Advanced Photonics Nexus ពួកគេបង្ហាញជាលើកដំបូងនូវការបង្ហាញពិសោធន៍នៃឧបករណ៍ចាប់រូបភាពដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនជាមួយនឹងរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូ - និងផ្ទៃណាណូ ដែលសម្រេចបាននូវការកែលម្អការអនុវត្តដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមកដែលអាចប្រៀបធៀបទៅនឹង GaAs និងឧបករណ៍ semiconductors ក្រុម III-V ផ្សេងទៀត។ . ឧបករណ៍ចាប់រូបភាពមានបន្ទះស៊ីលីកុនរាងស៊ីឡាំងក្រាស់មីក្រោន ដែលដាក់នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានអ៊ីសូឡង់ ដោយមាន “ម្រាមដៃ” ដែកលាតសន្ធឹងតាមទម្រង់ម្រាមដៃពីលោហៈទំនាក់ទំនងនៅផ្នែកខាងលើនៃចាន។ សំខាន់ ស៊ីលីកុនដែលមានដុំពកត្រូវបានបំពេញដោយរន្ធរាងជារង្វង់ដែលត្រូវបានរៀបចំតាមកាលកំណត់ដែលដើរតួជាកន្លែងចាប់យករូបថត។ រចនាសម្ព័នទាំងមូលនៃឧបករណ៍នេះបណ្តាលឱ្យពន្លឺឧបទ្ទវហេតុធម្មតាពត់ជិត 90° នៅពេលដែលវាប៉ះលើផ្ទៃ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យវាសាយភាយនៅពេលក្រោយតាមយន្តហោះ Si ។ របៀបបន្តពូជនៅពេលក្រោយទាំងនេះបង្កើនរយៈពេលនៃការធ្វើដំណើររបស់ពន្លឺ និងធ្វើឱ្យវាថយចុះយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព ដែលនាំឱ្យអន្តរកម្មនៃរូបធាតុពន្លឺកាន់តែច្រើន ហើយដូច្នេះបង្កើនការស្រូបយក។
អ្នកស្រាវជ្រាវក៏បានធ្វើការក្លែងធ្វើអុបទិក និងការវិភាគទ្រឹស្តី ដើម្បីយល់កាន់តែច្បាស់ពីឥទ្ធិពលនៃរចនាសម្ព័ន្ធចាប់យកហ្វូតុង ហើយបានធ្វើការពិសោធន៍ជាច្រើនដោយប្រៀបធៀបឧបករណ៍ចាប់រូបភាពដែលមាន និងគ្មានពួកវា។ ពួកគេបានរកឃើញថាការចាប់យក photon នាំទៅរកភាពប្រសើរឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃប្រសិទ្ធភាពនៃការស្រូបយក broadband នៅក្នុងវិសាលគម NIR ដែលស្ថិតនៅខាងលើ 68% ជាមួយនឹងកម្រិតខ្ពស់បំផុតនៃ 86% ។ គួរកត់សម្គាល់ថានៅក្នុងក្រុមតន្រ្តីអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដជិត មេគុណនៃការស្រូបចូលនៃ photodetector ចាប់យក photodetector គឺខ្ពស់ជាងស៊ីលីកុនធម្មតាជាច្រើនដង ដែលលើសពី gallium arsenide ។ លើសពីនេះទៀតទោះបីជាការរចនាដែលបានស្នើឡើងគឺសម្រាប់ចានស៊ីលីកុនក្រាស់ 1μm ការក្លែងធ្វើខ្សែភាពយន្តស៊ីលីកុន 30 nm និង 100 nm ដែលត្រូវគ្នាជាមួយអេឡិចត្រូនិច CMOS បង្ហាញពីការពង្រឹងស្រដៀងគ្នា។
សរុបមក លទ្ធផលនៃការសិក្សានេះបង្ហាញពីយុទ្ធសាស្ត្រដ៏ជោគជ័យមួយសម្រាប់ការកែលម្អការអនុវត្តឧបករណ៍ចាប់រូបភាពដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុននៅក្នុងកម្មវិធី photonics ដែលកំពុងរីកចម្រើន។ ការស្រូបយកខ្ពស់អាចត្រូវបានសម្រេចសូម្បីតែនៅក្នុងស្រទាប់ស៊ីលីកុនស្តើងបំផុត ហើយសមត្ថភាពប៉ារ៉ាស៊ីតរបស់សៀគ្វីអាចរក្សាបានកម្រិតទាប ដែលមានសារៈសំខាន់នៅក្នុងប្រព័ន្ធដែលមានល្បឿនលឿន។ លើសពីនេះ វិធីសាស្ត្រដែលបានស្នើឡើងគឺត្រូវគ្នាជាមួយនឹងដំណើរការផលិត CMOS ទំនើប ហើយដូច្នេះវាមានសក្តានុពលក្នុងការធ្វើបដិវត្តវិធីដែល optoelectronics ត្រូវបានដាក់បញ្ចូលទៅក្នុងសៀគ្វីប្រពៃណី។ នេះអាចត្រួសត្រាយផ្លូវសម្រាប់ការលោតផ្លោះយ៉ាងច្រើននៅក្នុងបណ្តាញកុំព្យូទ័រដែលមានល្បឿនលឿន និងបច្ចេកវិទ្យារូបភាពដែលមានតម្លៃសមរម្យ។