അൾട്രാ-നേർത്ത InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിനെക്കുറിച്ചുള്ള പുതിയ ഗവേഷണം.

അൾട്രാ-നേർത്തതിനെക്കുറിച്ചുള്ള പുതിയ ഗവേഷണംInGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ
ഷോർട്ട്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് (SWIR) ഇമേജിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പുരോഗതി രാത്രി കാഴ്ച സംവിധാനങ്ങൾ, വ്യാവസായിക പരിശോധന, ശാസ്ത്ര ഗവേഷണം, സുരക്ഷാ സംരക്ഷണം എന്നിവയിലും മറ്റ് മേഖലകളിലും ഗണ്യമായ സംഭാവനകൾ നൽകിയിട്ടുണ്ട്. ദൃശ്യപ്രകാശ സ്പെക്ട്രത്തിനപ്പുറം കണ്ടെത്തലിനുള്ള ആവശ്യകത വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഷോർട്ട്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ഇമേജ് സെൻസറുകളുടെ വികസനവും നിരന്തരം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന റെസല്യൂഷനും കുറഞ്ഞ ശബ്ദവും കൈവരിക്കുന്നു.വൈഡ്-സ്പെക്ട്രം ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർഇപ്പോഴും നിരവധി സാങ്കേതിക വെല്ലുവിളികൾ നേരിടുന്നു. പരമ്പരാഗത InGaAs ഷോർട്ട്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന് മികച്ച ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമതയും കാരിയർ മൊബിലിറ്റിയും പ്രകടിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിലും, അവയുടെ പ്രധാന പ്രകടന സൂചകങ്ങളും ഉപകരണ ഘടനയും തമ്മിൽ ഒരു അടിസ്ഥാന വൈരുദ്ധ്യമുണ്ട്. ഉയർന്ന ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത (QE) ലഭിക്കുന്നതിന്, പരമ്പരാഗത ഡിസൈനുകൾക്ക് 3 മൈക്രോമീറ്ററോ അതിൽ കൂടുതലോ ഉള്ള ഒരു ആഗിരണം പാളി (AL) ആവശ്യമാണ്, കൂടാതെ ഈ ഘടനാപരമായ രൂപകൽപ്പന വിവിധ പ്രശ്നങ്ങളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
InGaAs ഷോർട്ട്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡിലെ ആഗിരണം പാളിയുടെ (TAL) കനം കുറയ്ക്കുന്നതിന്ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ, ദീർഘ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളിൽ ആഗിരണം കുറയ്ക്കുന്നതിന് നഷ്ടപരിഹാരം നൽകുന്നത് നിർണായകമാണ്, പ്രത്യേകിച്ച് ചെറിയ-ഏരിയ ആഗിരണം പാളിയുടെ കനം ദീർഘ-തരംഗദൈർഘ്യ ശ്രേണിയിൽ അപര്യാപ്തമായ ആഗിരണം സംഭവിക്കുമ്പോൾ. ഒപ്റ്റിക്കൽ ആഗിരണം പാത വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ചെറിയ-ഏരിയ ആഗിരണം പാളിയുടെ കനം നികത്തുന്ന രീതി ചിത്രം 1a ചിത്രീകരിക്കുന്നു. ഉപകരണത്തിന്റെ പിൻവശത്ത് ഒരു TiOx/Au-അധിഷ്ഠിത ഗൈഡഡ് മോഡ് റെസൊണൻസ് (GMR) ഘടന അവതരിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ഈ പഠനം ഷോർട്ട്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ബാൻഡിലെ ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത (QE) വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

പരമ്പരാഗത പ്ലാനർ ലോഹ പ്രതിഫലന ഘടനകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഗൈഡഡ് മോഡ് റെസൊണൻസ് ഘടനയ്ക്ക് ഒന്നിലധികം റെസൊണൻസ് ആഗിരണം ഇഫക്റ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ദീർഘ-തരംഗദൈർഘ്യ പ്രകാശത്തിന്റെ ആഗിരണം കാര്യക്ഷമതയെ ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. കഠിന കപ്പിൾഡ്-വേവ് അനാലിസിസ് (RCWA) രീതിയിലൂടെ ഗവേഷകർ ഗൈഡഡ് മോഡ് റെസൊണൻസ് ഘടനയുടെ കീ പാരാമീറ്റർ ഡിസൈൻ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തു, അതിൽ പിരീഡ്, മെറ്റീരിയൽ കോമ്പോസിഷൻ, ഫില്ലിംഗ് ഫാക്ടർ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. തൽഫലമായി, ഈ ഉപകരണം ഇപ്പോഴും ഷോർട്ട്-വേവ് ഇൻഫ്രാറെഡ് ബാൻഡിൽ കാര്യക്ഷമമായ ആഗിരണം നിലനിർത്തുന്നു. InGaAs മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗുണങ്ങൾ പ്രയോജനപ്പെടുത്തിക്കൊണ്ട്, ഗവേഷകർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഘടനയെ ആശ്രയിച്ച് സ്പെക്ട്രൽ പ്രതികരണവും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്തു. ആഗിരണം പാളിയുടെ കനം കുറയുന്നതിനൊപ്പം EQE കുറയുകയും വേണം.
ഉപസംഹാരമായി, ഈ ഗവേഷണം 0.98 മൈക്രോമീറ്റർ മാത്രം കനമുള്ള ഒരു InGaAs ഡിറ്റക്ടർ വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, ഇത് പരമ്പരാഗത ഘടനയേക്കാൾ 2.5 മടങ്ങ് കനം കുറഞ്ഞതാണ്. അതേസമയം, 400-1700 nm തരംഗദൈർഘ്യ ശ്രേണിയിൽ 70%-ത്തിലധികം ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത ഇത് നിലനിർത്തുന്നു. അൾട്രാ-തിൻ InGaAs ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറിന്റെ മുന്നേറ്റ നേട്ടം ഉയർന്ന റെസല്യൂഷനുള്ള, കുറഞ്ഞ ശബ്ദമുള്ള വൈഡ്-സ്പെക്ട്രം ഇമേജ് സെൻസറുകളുടെ വികസനത്തിന് ഒരു പുതിയ സാങ്കേതിക പാത നൽകുന്നു. അൾട്രാ-തിൻ ഘടന രൂപകൽപ്പന കൊണ്ടുവരുന്ന ദ്രുത കാരിയർ ഗതാഗത സമയം ഇലക്ട്രിക്കൽ ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും ഉപകരണത്തിന്റെ പ്രതികരണ സവിശേഷതകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. അതേസമയം, കുറഞ്ഞ ഉപകരണ ഘടന സിംഗിൾ-ചിപ്പ് ത്രിമാന (M3D) സംയോജന സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്, ഇത് ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള പിക്സൽ അറേകൾ നേടുന്നതിനുള്ള അടിത്തറയിടുന്നു.