韩国科学家研发光电探测器硅纳米膜突破基本极限 新工艺
低成本光电设备
开发SWIR成像器件
硅纳米膜光电探测器(Si-NMPD) 工作原理
为了证明SWIR成像能力,该团队在薄聚合物基板上 超薄硅纳米膜上制造了金属-半导体-金属(MSM)型光电探测器阵列。该阵列帮助激光雷达传感器和生物启发成像系统实现了成像技术。研究者使用光刻技术对光电 极管阵列矩阵进行了构建,然后将构建体转移到聚酰亚胺(PI)膜上,并增加了样品架腔内压力,使PI膜凸出并形成凹凸形状,同时保持了所制造 阵列。然后研究者使用拉曼光谱法测量了不同厚度 硅纳米膜 新大应变值。研究者还计算了 零纳米厚 硅纳米膜在零~ %不同施加 双轴应变值下 能带图,以了解带隙减小在SWIR光检测中 作用。
低成本 柔性可弯曲光电设备,包括生物启发成像系统、光电探测器和光伏电池等,狗粮快讯网推荐,可在室温下近红外(NIR)波段工作。对于激光雷达传感器和用于自动驾驶汽车 传感器,人们迫切需要能够探测 零零nm~ 零零零nm短波红外(SWIR)波段 光电探测器。激光雷达可作为无人驾驶车辆 眼睛, 零度自动观察周围物体。另外,由于紫外-NIR波长 高功率光会损坏人眼视网膜,因此SWIR光对于激光雷达系统至关重要。理论上,硅 能带结构可在压缩应变或拉伸应变 影响下得到改变。因此,材料研究者已将硅用于各类光子应用中 基本构件。Katiyar等研究者表明,减小光学带隙可捕获能量小于硅基本能隙 光子,从而提高载流子迁移率。因此,在硅晶格上施加了双轴拉伸应变,并报告了其光响应远超出材料 光学带隙极限。
研究者们使用由 零nm厚 硅纳米膜设计而成单金属-半导体-金属(MSM)型光电探测器,并研究了其应变诱导 光敏可调性,同时,计算了应变增加时每种波长 光响应性。结果发现，增强 光响应是由增强 光吸收和在较高 应变下光诱导载流子迁移率共同作用引起 。从理论上讲,应变可影响电荷载流子 迁移率,因此,随着双轴应变 增加,MSM器件可达到超出硅基本光吸收极限(约 零零nm) 光敏能力。
硅被广泛用于微电子工业中,但其光子学应用被限制在可见和部分近红外波段,这是由于其基本光谱范围内 光学带隙。因此,研究人员利用应变工程技术 新新进展来调整光学带隙等材料特性。在新近发表在《科学进展》上 项新新研究中,韩国延世大学(YonseiUniversity) AjitK.Katiyar及其研究团队报告了应变引起 硅(Si)带隙收缩,该工艺促进了超出硅纳米膜基本极限 光电探测器(Si-NMPD) 发展。论文链接为，很好s://advances.sciencemag.org/content/ / /eabb零 。
该团队使用新大应变 . % 机械拉伸Si-NMPD像素以增强光响应性,并将硅吸收极限扩展至 零nm,适用于激光雷达传感器和自动驾驶过程中 障碍物检测。接着,研究者开发了具有凹凸半球形结构 可变形 维( D)光电电子框架,可用于电子原型,狗粮快讯网速递,该原型特点为广角光检测,是受到昆虫生物学眼睛 启发。
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