فیلم نازک لیتیوم نیوبات (LN) فوتودکتور

فیلم نازک لیتیوم نیوبات (LN) فوتودکتور

لیتیوم نیوبات (LN) دارای یک ساختار کریستالی منحصر به فرد و اثرات فیزیکی غنی مانند اثرات غیرخطی ، اثرات الکترو نوری ، اثرات پیروالکتریک و اثرات پیزو الکتریک است. در عین حال ، مزایای پنجره شفافیت نوری پهنای باند و ثبات طولانی مدت را دارد. این خصوصیات LN را به یک بستر مهم برای نسل جدید فوتونیک یکپارچه تبدیل می کند. در دستگاه های نوری و سیستم های نوری ، ویژگی های LN می تواند توابع و عملکرد غنی را فراهم کند و باعث توسعه ارتباطات نوری ، محاسبات نوری و زمینه های سنجش نوری شود. با این حال ، با توجه به خصوصیات جذب و عایق ضعیف لیتیوم نیوبات ، کاربرد یکپارچه لیتیوم نیوبات هنوز با مشکل تشخیص دشوار روبرو است. در سالهای اخیر ، گزارش ها در این زمینه عمدتاً شامل عکسهای یکپارچه یکپارچه موجبر و عکسهای ناهماهنگی است.
نوری یکپارچه یکپارچه موجبر بر اساس لیتیوم نیوبات معمولاً بر روی باند C ارتباطات نوری (1525-1565 نانومتر) متمرکز است. از نظر عملکرد ، LN به طور عمده نقش امواج هدایت شده را ایفا می کند ، در حالی که عملکرد تشخیص نوری به طور عمده به نیمه هادی ها مانند سیلیکون ، گروه III-V گروه نیمه هادی باند باریک و مواد دو بعدی متکی است. در چنین معماری ، نور از طریق موج های نوری لیتیوم نیوبات با از بین رفتن کم منتقل می شود و سپس توسط سایر مواد نیمه هادی بر اساس اثرات فوتوالکتریک (مانند نور هادی یا اثرات فتوولتائیک) جذب می شود تا غلظت حامل را افزایش داده و آن را به سیگنال های الکتریکی برای خروجی تبدیل کند. این مزایا پهنای باند عملیاتی بالا (~ gHz) ، ولتاژ کم کار ، اندازه کوچک و سازگاری با ادغام تراشه فوتونی است. با این حال ، به دلیل جداسازی مکانی مواد لیتیوم نیوبات و نیمه هادی ، اگرچه هر یک عملکردهای خاص خود را انجام می دهند ، LN فقط در هدایت امواج و سایر خصوصیات عالی خارجی به خوبی نقش دارد. مواد نیمه هادی فقط در تبدیل فوتوالکتریک نقش دارند و فاقد اتصال مکمل با یکدیگر هستند و در نتیجه یک باند عملیاتی نسبتاً محدود ایجاد می شود. از نظر اجرای خاص ، اتصال نور از منبع نور به موجبر نوری لیتیوم نیوبات منجر به تلفات قابل توجهی و نیازهای فرایند دقیق می شود. علاوه بر این ، قدرت نوری واقعی نور تابش شده بر روی کانال دستگاه نیمه هادی در منطقه اتصال ، کالیبراسیون دشوار است ، که عملکرد تشخیص آن را محدود می کند.
سنتیدستگاه های نوریمورد استفاده برای برنامه های تصویربرداری معمولاً بر اساس مواد نیمه هادی است. بنابراین ، برای لیتیوم نیوبات ، میزان جذب کم نور و خاصیت عایق آن باعث می شود که بدون شک مورد حمایت محققان فوتودکتور و حتی یک نکته دشوار در این زمینه قرار گیرد. با این حال ، توسعه فناوری ناهماهنگی در سالهای اخیر امید به تحقیقات مربوط به فوتودکتورهای مبتنی بر لیتیوم نیوبات را به همراه داشته است. سایر مواد با جذب نور قوی یا هدایت عالی می توانند به طور ناهمگن با لیتیوم نیوبات یکپارچه شوند تا کاستی های آن را جبران کنند. در عین حال ، قطبش خود به خودی ناشی از ویژگی های پیروالکتریک لیتیوم نیوبات به دلیل ناهمسانگردی ساختاری آن می تواند با تبدیل به گرما در زیر تابش نور کنترل شود ، در نتیجه ویژگی های پیرو الکتریک را برای تشخیص نوری تغییر می دهد. این اثر حرارتی مزایای رانندگی پهنای باند و خود را دارد و می تواند به خوبی با سایر مواد تکمیل و ذوب شود. استفاده همزمان از اثرات حرارتی و فوتوالکتریک دوره جدیدی را برای فوتودکتورهای مبتنی بر لیتیوم نیوبات باز کرده است و دستگاه ها را قادر می سازد تا مزایای هر دو اثر را ترکیب کنند. و برای جبران کاستی ها و دستیابی به ادغام مکمل مزایا ، این یک کانون تحقیقاتی در سالهای اخیر است. علاوه بر این ، استفاده از کاشت یون ، مهندسی باند و مهندسی نقص نیز انتخاب مناسبی برای حل دشواری در تشخیص لیتیوم نیوبات است. با این حال ، با توجه به دشواری بالای پردازش لیتیوم نیوبات ، این زمینه هنوز با چالش های بزرگی مانند ادغام کم ، دستگاه ها و سیستم های تصویربرداری آرایه و عملکرد کافی روبرو است که دارای ارزش تحقیق و فضای بسیار خوبی است.

شکل 1 ، با استفاده از حالت های انرژی نقص در باند LN به عنوان مراکز اهدا کننده الکترونی ، حامل های بار رایگان در باند هدایت تحت تحریک نور قابل مشاهده تولید می شوند. در مقایسه با عکسهای قبلی Pyroelectric LN ، که به طور معمول به سرعت پاسخ در حدود 100 هرتز محدود می شدند ، اینphotodetector lnسرعت پاسخ سریعتر تا 10kHz است. در همین حال ، در این کار نشان داده شد که LN دوپ شده یون منیزیم می تواند با پاسخ حداکثر 10kHz به مدولاسیون نور خارجی دست یابد. این کار باعث افزایش تحقیقات در مورد کارایی بالا وعکسهای با سرعت بالا LNدر ساخت تراشه های فوتونی LN یکپارچه کاملاً کاربردی.
به طور خلاصه ، زمینه تحقیق ازفیلم های نازک لیتیوم نیوباتدارای اهمیت علمی مهم و پتانسیل کاربرد عملی عظیم است. در آینده ، با توسعه فناوری و تعمیق پژوهش ، عکسهای نوری لیتیوم نیوبات (LN) فیلم نازک به سمت ادغام بالاتر توسعه می یابند. ترکیب روشهای مختلف ادغام برای دستیابی به کارایی بالا ، پاسخ سریع ، و فیلم های نوری نیوبات فیلم نازک با پهنای باند در همه جنبه ها به واقعیت تبدیل می شود ، که باعث پیشرفت و توسعه یکپارچه سازی روی تراشه و زمینه های سنجش هوشمند می شود و امکانات بیشتری را برای این امر فراهم می کند و امکانات بیشتری را برای این زمینه فراهم می کند و امکانات بیشتری را برای این امر فراهم می کند و امکانات بیشتری را برای این بخش ها فراهم می کند و امکانات بیشتری را برای آنها فراهم می کند. نسل جدید برنامه های فوتونیک.