നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് (LN) ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ

നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് (LN) ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ

ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന് (LN) സവിശേഷമായ ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയും നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റുകൾ, ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക് ഇഫക്റ്റുകൾ, പൈറോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റുകൾ, പീസോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റുകൾ തുടങ്ങിയ സമ്പന്നമായ ഭൗതിക ഇഫക്റ്റുകളും ഉണ്ട്. അതേസമയം, വൈഡ്ബാൻഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്രാൻസ്പറൻസി വിൻഡോ, ദീർഘകാല സ്ഥിരത എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളും ഇതിനുണ്ട്. ഈ സവിശേഷതകൾ LN-നെ പുതിയ തലമുറയിലെ സംയോജിത ഫോട്ടോണിക്‌സിന് ഒരു പ്രധാന പ്ലാറ്റ്‌ഫോമാക്കി മാറ്റുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിലും ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് സിസ്റ്റങ്ങളിലും, LN-ന്റെ സവിശേഷതകൾ സമ്പന്നമായ പ്രവർത്തനങ്ങളും പ്രകടനവും നൽകാൻ കഴിയും, ഇത് ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ, ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ്, ഒപ്റ്റിക്കൽ സെൻസിംഗ് ഫീൽഡുകൾ എന്നിവയുടെ വികസനം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ ദുർബലമായ ആഗിരണം, ഇൻസുലേഷൻ ഗുണങ്ങൾ കാരണം, ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ സംയോജിത പ്രയോഗം ഇപ്പോഴും ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള കണ്ടെത്തലിന്റെ പ്രശ്‌നത്തെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്നു. സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, ഈ മേഖലയിലെ റിപ്പോർട്ടുകളിൽ പ്രധാനമായും വേവ്‌ഗൈഡ് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളും ഹെറ്ററോജംഗ്ഷൻ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളും ഉൾപ്പെടുന്നു.
ലിഥിയം നിയോബേറ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വേവ്‌ഗൈഡ് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ സാധാരണയായി ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സി-ബാൻഡിൽ (1525-1565nm) ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. പ്രവർത്തനത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ, LN പ്രധാനമായും ഗൈഡഡ് തരംഗങ്ങളുടെ പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, അതേസമയം ഒപ്റ്റോഇലക്ട്രോണിക് ഡിറ്റക്ഷൻ ഫംഗ്ഷൻ പ്രധാനമായും സിലിക്കൺ, III-V ഗ്രൂപ്പ് നാരോ ബാൻഡ്‌ഗ്യാപ്പ് സെമികണ്ടക്ടറുകൾ, ദ്വിമാന വസ്തുക്കൾ തുടങ്ങിയ സെമികണ്ടക്ടറുകളെ ആശ്രയിക്കുന്നു. അത്തരമൊരു ആർക്കിടെക്ചറിൽ, കുറഞ്ഞ നഷ്ടത്തോടെ ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ്‌ഗൈഡുകൾ വഴി പ്രകാശം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, തുടർന്ന് ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റുകൾ (ഫോട്ടോകണ്ടക്ടിവിറ്റി അല്ലെങ്കിൽ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഇഫക്റ്റുകൾ പോലുള്ളവ) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള മറ്റ് സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കൾ ആഗിരണം ചെയ്ത് കാരിയർ സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ഔട്ട്‌പുട്ടിനായി വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളാക്കി മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉയർന്ന പ്രവർത്തന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (~GHz), കുറഞ്ഞ പ്രവർത്തന വോൾട്ടേജ്, ചെറിയ വലിപ്പം, ഫോട്ടോണിക് ചിപ്പ് സംയോജനവുമായുള്ള അനുയോജ്യത എന്നിവയാണ് ഗുണങ്ങൾ. എന്നിരുന്നാലും, ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെയും സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കളുടെയും സ്പേഷ്യൽ വേർതിരിക്കൽ കാരണം, അവ ഓരോന്നും അവരുടേതായ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നിർവ്വഹിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, തരംഗങ്ങളെ നയിക്കുന്നതിൽ LN ഒരു പങ്കു വഹിക്കുന്നു, മറ്റ് മികച്ച വിദേശ ഗുണങ്ങൾ നന്നായി ഉപയോഗിച്ചിട്ടില്ല. ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പരിവർത്തനത്തിൽ മാത്രമേ സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കൾക്ക് പങ്കു വഹിക്കാൻ കഴിയൂ, പരസ്പരം പൂരക കപ്ലിംഗ് ഇല്ലാത്തതിനാൽ താരതമ്യേന പരിമിതമായ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് ബാൻഡ് മാത്രമേ ഉണ്ടാകൂ. നിർദ്ദിഷ്ട നടപ്പാക്കലിന്റെ കാര്യത്തിൽ, പ്രകാശ സ്രോതസ്സിൽ നിന്ന് ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ്ഗൈഡിലേക്ക് പ്രകാശം ചേർക്കുന്നത് കാര്യമായ നഷ്ടങ്ങൾക്കും കർശനമായ പ്രക്രിയ ആവശ്യകതകൾക്കും കാരണമാകുന്നു. കൂടാതെ, കപ്ലിംഗ് മേഖലയിലെ സെമികണ്ടക്ടർ ഉപകരണ ചാനലിലേക്ക് വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ യഥാർത്ഥ ഒപ്റ്റിക്കൽ പവർ കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്യാൻ പ്രയാസമാണ്, ഇത് അതിന്റെ കണ്ടെത്തൽ പ്രകടനത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.
പരമ്പരാഗതമായഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾഇമേജിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് സാധാരണയായി സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. അതിനാൽ, ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്, അതിന്റെ കുറഞ്ഞ പ്രകാശ ആഗിരണ നിരക്കും ഇൻസുലേറ്റിംഗ് ഗുണങ്ങളും ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ ഗവേഷകർ അതിനെ നിസ്സംശയമായും ഇഷ്ടപ്പെടുന്നില്ല, മാത്രമല്ല ഈ മേഖലയിലെ ഒരു ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള പോയിന്റുപോലും. എന്നിരുന്നാലും, സമീപ വർഷങ്ങളിൽ ഹെറ്ററോജംഗ്ഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളുടെ ഗവേഷണത്തിൽ പ്രതീക്ഷ നൽകി. ശക്തമായ പ്രകാശ ആഗിരണം അല്ലെങ്കിൽ മികച്ച ചാലകതയുള്ള മറ്റ് വസ്തുക്കൾ ലിഥിയം നിയോബേറ്റുമായി വൈവിധ്യമാർന്ന രീതിയിൽ സംയോജിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, അതിന്റെ പോരായ്മകൾ നികത്താൻ. അതേസമയം, ഘടനാപരമായ അനീസോട്രോപ്പി കാരണം ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ സ്വയമേവയുള്ള ധ്രുവീകരണം മൂലമുണ്ടാകുന്ന പൈറോഇലക്ട്രിക് സ്വഭാവസവിശേഷതകളെ പ്രകാശ വികിരണത്തിന് കീഴിൽ താപമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ നിയന്ത്രിക്കാനും അതുവഴി ഒപ്റ്റോഇലക്ട്രോണിക് കണ്ടെത്തലിനുള്ള പൈറോഇലക്ട്രിക് സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ മാറ്റാനും കഴിയും. ഈ താപ പ്രഭാവത്തിന് വൈഡ്‌ബാൻഡ്, സെൽഫ് ഡ്രൈവിംഗ് എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, കൂടാതെ മറ്റ് വസ്തുക്കളുമായി നന്നായി പൂരകമാക്കാനും സംയോജിപ്പിക്കാനും കഴിയും. താപ, ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റുകളുടെ സിൻക്രണസ് ഉപയോഗം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾക്ക് ഒരു പുതിയ യുഗം തുറന്നു, രണ്ട് ഇഫക്റ്റുകളുടെയും ഗുണങ്ങൾ സംയോജിപ്പിക്കാൻ ഉപകരണങ്ങളെ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. പോരായ്മകൾ നികത്താനും ഗുണങ്ങളുടെ പൂരക സംയോജനം നേടാനും, സമീപ വർഷങ്ങളിൽ ഇത് ഒരു ഗവേഷണ കേന്ദ്രമാണ്. കൂടാതെ, ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് കണ്ടെത്തുന്നതിലെ ബുദ്ധിമുട്ട് പരിഹരിക്കുന്നതിന് അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ, ബാൻഡ് എഞ്ചിനീയറിംഗ്, ഡിഫെക്റ്റ് എഞ്ചിനീയറിംഗ് എന്നിവയുടെ ഉപയോഗവും നല്ലൊരു തിരഞ്ഞെടുപ്പാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ലിഥിയം നിയോബേറ്റിന്റെ ഉയർന്ന പ്രോസസ്സിംഗ് ബുദ്ധിമുട്ട് കാരണം, ഈ മേഖല ഇപ്പോഴും കുറഞ്ഞ സംയോജനം, അറേ ഇമേജിംഗ് ഉപകരണങ്ങളും സിസ്റ്റങ്ങളും, മികച്ച ഗവേഷണ മൂല്യവും സ്ഥലവുമുള്ള അപര്യാപ്തമായ പ്രകടനം തുടങ്ങിയ വലിയ വെല്ലുവിളികളെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്നു.

ചിത്രം 1, ഇലക്ട്രോൺ ദാതാവ് കേന്ദ്രങ്ങളായി എൽഎൻ ബാൻഡ്‌ഗാപ്പിനുള്ളിലെ ഡിഫെക്റ്റ് എനർജി സ്റ്റേറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, ദൃശ്യപ്രകാശ ഉത്തേജനത്തിൽ കണ്ടക്ഷൻ ബാൻഡിൽ ഫ്രീ ചാർജ് കാരിയറുകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. മുൻകാല പൈറോഇലക്ട്രിക് എൽഎൻ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, അവ സാധാരണയായി ഏകദേശം 100Hz പ്രതികരണ വേഗതയിൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരുന്നു, ഇത്എൽഎൻ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ10kHz വരെ വേഗതയേറിയ പ്രതികരണ വേഗതയുണ്ട്. അതേസമയം, ഈ പഠനത്തിൽ, മഗ്നീഷ്യം അയോൺ ഡോപ്പ് ചെയ്ത LN ന് 10kHz വരെ പ്രതികരണത്തോടെ ബാഹ്യ പ്രകാശ മോഡുലേഷൻ നേടാൻ കഴിയുമെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. ഈ പഠനത്തിൽ ഉയർന്ന പ്രകടനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു,ഹൈ-സ്പീഡ് എൽഎൻ ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾപൂർണ്ണമായും പ്രവർത്തനക്ഷമമായ സിംഗിൾ-ചിപ്പ് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് എൽഎൻ ഫോട്ടോണിക് ചിപ്പുകളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ.
ചുരുക്കത്തിൽ, ഗവേഷണ മേഖലനേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾപ്രധാനപ്പെട്ട ശാസ്ത്രീയ പ്രാധാന്യവും പ്രായോഗിക പ്രയോഗ സാധ്യതയും ഇതിനുണ്ട്. ഭാവിയിൽ, സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികാസവും ഗവേഷണത്തിന്റെ ആഴവും വർദ്ധിക്കുന്നതിനൊപ്പം, നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് (LN) ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ ഉയർന്ന സംയോജനത്തിലേക്ക് വികസിക്കും. എല്ലാ വശങ്ങളിലും ഉയർന്ന പ്രകടനം, വേഗത്തിലുള്ള പ്രതികരണം, വൈഡ്‌ബാൻഡ് നേർത്ത ഫിലിം ലിഥിയം നിയോബേറ്റ് ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടറുകൾ എന്നിവ കൈവരിക്കുന്നതിന് വ്യത്യസ്ത സംയോജന രീതികൾ സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് ഒരു യാഥാർത്ഥ്യമാകും, ഇത് ഓൺ-ചിപ്പ് സംയോജനത്തിന്റെയും ഇന്റലിജന്റ് സെൻസിംഗ് ഫീൽഡുകളുടെയും വികസനത്തെ വളരെയധികം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുകയും പുതിയ തലമുറ ഫോട്ടോണിക്സ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് കൂടുതൽ സാധ്യതകൾ നൽകുകയും ചെയ്യും.