ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺលីចូមនីយ៉ូបេត (LN) ស្រទាប់ស្តើង

ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺលីចូមនីយ៉ូបេត (LN) ស្រទាប់ស្តើង

លីចូមនីអូបេត (LN) មានរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់តែមួយគត់ និងផលប៉ះពាល់រូបវន្តដ៏សម្បូរបែប ដូចជាផលប៉ះពាល់មិនមែនលីនេអ៊ែរ ផលប៉ះពាល់អេឡិចត្រូអុបទិក ផលប៉ះពាល់ពីរ៉ូអេឡិចត្រិច និងផលប៉ះពាល់ភីហ្សូអេឡិចត្រិច។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ វាមានគុណសម្បត្តិនៃបង្អួចតម្លាភាពអុបទិកកម្រិតធំទូលាយ និងស្ថេរភាពរយៈពេលវែង។ លក្ខណៈទាំងនេះធ្វើឱ្យ LN ក្លាយជាវេទិកាសំខាន់សម្រាប់ជំនាន់ថ្មីនៃហ្វូតូនិករួមបញ្ចូលគ្នា។ នៅក្នុងឧបករណ៍អុបទិក និងប្រព័ន្ធអុបតូអេឡិចត្រូនិច លក្ខណៈរបស់ LN អាចផ្តល់នូវមុខងារ និងដំណើរការដ៏សម្បូរបែប ដែលជំរុញការអភិវឌ្ឍនៃការទំនាក់ទំនងអុបទិក ការគណនាអុបទិក និងវាលចាប់សញ្ញាអុបទិក។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិស្រូបយក និងអ៊ីសូឡង់ខ្សោយនៃលីចូមនីអូបេត ការអនុវត្តរួមបញ្ចូលគ្នានៃលីចូមនីអូបេតនៅតែប្រឈមមុខនឹងបញ្ហានៃការរកឃើញដ៏លំបាក។ ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ របាយការណ៍នៅក្នុងវិស័យនេះភាគច្រើនរួមបញ្ចូលឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺរួមបញ្ចូលគ្នានៃមគ្គុទ្ទេសក៍រលក និងឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ heterojunction។
ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលរួមបញ្ចូលជាមួយ waveguide ដែលផ្អែកលើលីចូមនីអូបេតជាធម្មតាផ្តោតលើ C-band ទំនាក់ទំនងអុបទិក (1525-1565nm)។ ទាក់ទងនឹងមុខងារ LN ភាគច្រើនដើរតួនាទីជារលកណែនាំ ខណៈពេលដែលមុខងាររកឃើញអុបតូអេឡិចត្រូនិចភាគច្រើនពឹងផ្អែកលើស៊ីមីកុងដុកទ័រដូចជាស៊ីលីកុន ស៊ីមីកុងដុកទ័រ bandgap តូចចង្អៀតក្រុម III-V និងសម្ភារៈពីរវិមាត្រ។ នៅក្នុងស្ថាបត្យកម្មបែបនេះ ពន្លឺត្រូវបានបញ្ជូនតាមរយៈ waveguide អុបទិកលីចូមនីអូបេតដែលមានការបាត់បង់ទាប ហើយបន្ទាប់មកស្រូបយកដោយសម្ភារៈស៊ីមីកុងដុកទ័រផ្សេងទៀតដោយផ្អែកលើឥទ្ធិពល photoelectric (ដូចជាឥទ្ធិពល photoconductivity ឬ photovoltaic) ដើម្បីបង្កើនកំហាប់ផ្ទុក និងបំលែងវាទៅជាសញ្ញាអគ្គិសនីសម្រាប់ទិន្នផល។ គុណសម្បត្តិគឺកម្រិតបញ្ជូនប្រតិបត្តិការខ្ពស់ (~GHz) វ៉ុលប្រតិបត្តិការទាប ទំហំតូច និងភាពឆបគ្នាជាមួយនឹងការរួមបញ្ចូលបន្ទះឈីប photonic ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែការបំបែកលំហនៃលីចូមនីអូបេត និងសម្ភារៈស៊ីមីកុងដុកទ័រ ទោះបីជាពួកវានីមួយៗអនុវត្តមុខងាររៀងៗខ្លួនក៏ដោយ LN ដើរតួនាទីតែនៅក្នុងរលកណែនាំ ហើយលក្ខណៈសម្បត្តិបរទេសដ៏ល្អឥតខ្ចោះផ្សេងទៀតមិនត្រូវបានប្រើប្រាស់បានល្អនោះទេ។ សម្ភារៈស៊ីមីកុងដុកទ័រដើរតួនាទីតែនៅក្នុងការបំលែង photoelectric និងខ្វះការភ្ជាប់បំពេញគ្នាទៅវិញទៅមក ដែលបណ្តាលឱ្យមានកម្រិតប្រតិបត្តិការមានកំណត់។ ទាក់ទងនឹងការអនុវត្តជាក់លាក់ ការភ្ជាប់ពន្លឺពីប្រភពពន្លឺទៅនឹងរលកនាំផ្លូវអុបទិកលីចូមនីអូបេតបណ្តាលឱ្យមានការខាតបង់យ៉ាងសំខាន់ និងតម្រូវការដំណើរការតឹងរ៉ឹង។ លើសពីនេះ ថាមពលអុបទិកពិតប្រាកដនៃពន្លឺដែលបញ្ចេញទៅលើឆានែលឧបករណ៍ស៊ីមីកុងដុកទ័រនៅក្នុងតំបន់ភ្ជាប់គឺពិបាកក្នុងការក្រិតតាមខ្នាត ដែលកំណត់ប្រសិទ្ធភាពនៃការរកឃើញរបស់វា។
ប្រពៃណីឧបករណ៍ចាប់រូបភាពជាធម្មតា លីចូមនីអូបេត ត្រូវបានប្រើសម្រាប់កម្មវិធីថតរូបភាព ដោយផ្អែកលើសម្ភារៈស៊ីមីកុងដុកទ័រ។ ដូច្នេះ សម្រាប់លីចូមនីអូបេត អត្រាស្រូបយកពន្លឺទាប និងលក្ខណៈសម្បត្តិអ៊ីសូឡង់របស់វា ធ្វើឱ្យវាមិនត្រូវបានគេពេញចិត្តដោយអ្នកស្រាវជ្រាវឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺទេ ហើយថែមទាំងជាចំណុចលំបាកមួយនៅក្នុងវិស័យនេះទៀតផង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យា heterojunction ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ បាននាំមកនូវក្តីសង្ឃឹមដល់ការស្រាវជ្រាវឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលមានមូលដ្ឋានលើលីចូមនីអូបេត។ សម្ភារៈផ្សេងទៀតដែលមានការស្រូបយកពន្លឺខ្លាំង ឬចរន្តអគ្គិសនីល្អឥតខ្ចោះ អាចត្រូវបានរួមបញ្ចូលជាមួយលីចូមនីអូបេត ដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់ចំណុចខ្វះខាតរបស់វា។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ លក្ខណៈ pyroelectric ដែលបង្កឡើងដោយប៉ូឡារីស្យុងដោយឯកឯងនៃលីចូមនីអូបេត ដោយសារតែ anisotropy រចនាសម្ព័ន្ធរបស់វា អាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយការបំលែងទៅជាកំដៅក្រោមការបំភាយពន្លឺ ដោយហេតុនេះផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈ pyroelectric សម្រាប់ការរកឃើញអុបតូអេឡិចត្រូនិច។ ឥទ្ធិពលកម្ដៅនេះមានគុណសម្បត្តិនៃ wideband និងការបើកបរដោយខ្លួនឯង ហើយអាចត្រូវបានបំពេញបន្ថែម និងបញ្ចូលគ្នាយ៉ាងល្អជាមួយសម្ភារៈផ្សេងទៀត។ ការប្រើប្រាស់ស្របគ្នានៃឥទ្ធិពលកម្ដៅ និង photoelectric បានបើកសម័យកាលថ្មីមួយសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺដែលមានមូលដ្ឋានលើលីចូមនីអូបេត ដែលអាចឱ្យឧបករណ៍ផ្សំគុណសម្បត្តិនៃឥទ្ធិពលទាំងពីរ។ ហើយដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់ចំណុចខ្វះខាត និងសម្រេចបាននូវការរួមបញ្ចូលគុណសម្បត្តិបន្ថែម វាគឺជាចំណុចក្តៅស្រាវជ្រាវក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ។ លើសពីនេះ ការប្រើប្រាស់ការបញ្ចូលអ៊ីយ៉ុង វិស្វកម្មក្រុម និងវិស្វកម្មពិការភាពក៏ជាជម្រើសដ៏ល្អមួយដើម្បីដោះស្រាយការលំបាកក្នុងការរកឃើញលីចូមនីអូបេតផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែការលំបាកខ្ពស់ក្នុងដំណើរការនៃលីចូមនីអូបេត វិស័យនេះនៅតែប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាប្រឈមធំៗដូចជា ការរួមបញ្ចូលទាប ឧបករណ៍ និងប្រព័ន្ធរូបភាពអារេ និងដំណើរការមិនគ្រប់គ្រាន់ ដែលមានតម្លៃស្រាវជ្រាវ និងទំហំធំ។

រូបភាពទី 1 ដោយប្រើស្ថានភាពថាមពលពិការភាពនៅក្នុងចន្លោះប្រេកង់ LN ជាមជ្ឈមណ្ឌលផ្តល់អេឡិចត្រុង សារធាតុផ្ទុកបន្ទុកឥតគិតថ្លៃត្រូវបានបង្កើតនៅក្នុងក្រុមចរន្តក្រោមការរំញោចពន្លឺដែលអាចមើលឃើញ។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ LN pyroelectric មុនៗ ដែលជាធម្មតាត្រូវបានកំណត់ចំពោះល្បឿនឆ្លើយតបប្រហែល 100Hz នេះឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ LNមានល្បឿនឆ្លើយតបលឿនជាងមុនរហូតដល់ 10kHz។ ទន្ទឹមនឹងនេះ នៅក្នុងការងារនេះ វាត្រូវបានបង្ហាញថា LN ដែលមានអ៊ីយ៉ុងម៉ាញ៉េស្យូមបន្ថែមអាចសម្រេចបាននូវការកែប្រែពន្លឺខាងក្រៅជាមួយនឹងការឆ្លើយតបរហូតដល់ 10kHz។ ការងារនេះលើកកម្ពស់ការស្រាវជ្រាវលើដំណើរការខ្ពស់ និងឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺ LN ល្បឿនលឿនក្នុងការសាងសង់បន្ទះឈីបហ្វូតូនិក LN រួមបញ្ចូលគ្នាដែលមានមុខងារពេញលេញ។
សរុបមក វិស័យស្រាវជ្រាវរបស់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺលីចូមនីអូបេតស្តើងមានសារៈសំខាន់ខាងវិទ្យាសាស្ត្រដ៏សំខាន់ និងសក្តានុពលនៃការអនុវត្តជាក់ស្តែងដ៏ធំសម្បើម។ នាពេលអនាគត ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យា និងការស្រាវជ្រាវកាន់តែស៊ីជម្រៅ ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺលីចូមនីអូបេត (LN) ដែលផលិតពីខ្សែភាពយន្តស្តើងនឹងអភិវឌ្ឍឆ្ពោះទៅរកការធ្វើសមាហរណកម្មកាន់តែខ្ពស់។ ការរួមបញ្ចូលគ្នានូវវិធីសាស្រ្តធ្វើសមាហរណកម្មផ្សេងៗគ្នា ដើម្បីសម្រេចបាននូវដំណើរការខ្ពស់ ការឆ្លើយតបរហ័ស និងឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺលីចូមនីអូបេតដែលផលិតពីខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានកម្រិតបញ្ជូនធំទូលាយ នឹងក្លាយជាការពិត ដែលនឹងជំរុញយ៉ាងខ្លាំងដល់ការអភិវឌ្ឍនៃការធ្វើសមាហរណកម្មនៅលើបន្ទះឈីប និងវាលចាប់សញ្ញាឆ្លាតវៃ និងផ្តល់នូវលទ្ធភាពកាន់តែច្រើនសម្រាប់កម្មវិធីហ្វូតូនិកជំនាន់ថ្មី។