Sarimihetsika manify lithium niobate (LN) photodetector

Sarimihetsika manify lithium niobate (LN) photodetector

Lithium niobate (LN) dia manana rafitra kristaly tsy manam-paharoa sy fiantraikany ara-batana manankarena, toy ny vokatra tsy mitongilana, ny vokatra electro-optic, ny pyroelectric ary ny piezoelectric effects. Mandritra izany fotoana izany dia manana tombony amin'ny varavarankely mangarahara optique wideband sy ny fahamarinan-toerana maharitra. Ireo toetra ireo dia mahatonga ny LN ho sehatra manan-danja ho an'ny taranaka vaovaon'ny fotonika mitambatra. Amin'ny fitaovana optika sy rafitra optoelektronika, ny toetran'ny LN dia afaka manome asa sy fampisehoana manankarena, mampiroborobo ny fampivoarana ny fifandraisana optika, ny informatika optika, ary ny sehatry ny fahitana optika. Na izany aza, noho ny tsy fahampian-tsakafo sy ny fananana insulation an'ny lithium niobate, ny fampiharana ny lithium niobate dia mbola miatrika olana amin'ny fitadiavana sarotra. Tao anatin'ny taona vitsivitsy, ny tatitra amin'ity sehatra ity dia ahitana indrindra ny waveguide integrated photodetectors sy heterojunction photodetectors.
Ny photodetector tafiditra ao amin'ny waveguide mifototra amin'ny lithium niobate dia matetika mifantoka amin'ny fifandraisana optika C-band (1525-1565nm). Amin'ny lafiny fiasa, ny LN dia mitana ny anjara asan'ny onjam-pitarihana indrindra, raha ny fiasan'ny optoelectronic detection dia miankina indrindra amin'ny semiconductor toy ny silisiôma, semiconductor bandgap narrow group III-V, ary fitaovana roa dimensional. Amin'ny maritrano toy izany, ny hazavana dia ampitaina amin'ny alàlan'ny fantsom-pandrefesana optique lithium niobate miaraka amin'ny fatiantoka kely, ary avy eo dia atsofoka amin'ny fitaovana semiconductor hafa mifototra amin'ny fiantraikany photoelectric (toy ny photoconductivity na ny vokatry ny photovoltaic) mba hampitombo ny fifantohana amin'ny mpitatitra ary hanova azy ho famantarana elektrika ho an'ny famoahana. Ny tombony dia ny bandwidth miasa avo (~GHz), malefaka miasa ambany, habe kely, ary mifanaraka amin'ny fampidirana chip photonic. Na izany aza, noho ny fisarahana ara-potoana ny lithium niobate sy ny fitaovana semiconductor, na dia samy manao ny asany manokana aza izy ireo, ny LN dia tsy misy afa-tsy amin'ny fitarihana onja ary ny fananana vahiny hafa tsara dia tsy nampiasaina tsara. Ny fitaovana semiconductor dia tsy manana anjara afa-tsy amin'ny fiovam-po amin'ny photoelectric ary tsy misy fifamatorana mifameno, ka miteraka tarika miasa voafetra. Amin'ny lafiny fampiharana manokana, ny fampifandraisana ny hazavana avy amin'ny loharano hazavana mankany amin'ny Waveguide optika lithium niobate dia miteraka fatiantoka lehibe sy fepetra henjana. Fanampin'izany, ny tena herin'ny optique amin'ny hazavana mipetaka amin'ny fantsona fitaovana semiconductor ao amin'ny faritry ny coupling dia sarotra ny manitsy, izay mametra ny fahombiazany.
Ny nentim-paharazanaphotodetectorsampiasaina amin'ny fampiharana sary dia matetika mifototra amin'ny fitaovana semiconductor. Noho izany, ho an'ny lithium niobate, ny taham-pahazavana ambany sy ny fananana insulation dia tsy isalasalana fa tsy tian'ny mpikaroka photodetector, ary na dia teboka sarotra aza eo amin'ny sehatra. Na izany aza, ny fivoaran'ny teknolojia heterojunction tato anatin'ny taona vitsivitsy dia nitondra fanantenana ho an'ny fikarohana ny lithium niobate photodetectors. Ny fitaovana hafa miaraka amin'ny fikosoham-pahazavana matanjaka na ny conductivity tsara dia azo ampifandraisina amin'ny lithium niobate mba hanonerana ny lesoka. Amin'izany fotoana izany, ny polarization tampoka vokatry ny toetra pyroelectric an'ny lithium niobate noho ny anisotropy ara-drafitra dia azo fehezina amin'ny fiovan'ny hafanana amin'ny hazavana maivana, ka manova ny toetra pyroelectric ho an'ny optoelectronic detection. Ity vokatra mafana ity dia manana tombony amin'ny wideband sy ny fiaran-tena, ary azo ampifandraisina tsara sy mitambatra amin'ny fitaovana hafa. Nanokatra vanim-potoana vaovao ho an'ny photodetectors mifototra amin'ny lithium niobate ny fampiasana synchronous ny vokatra mafana sy photoelectric, ahafahan'ny fitaovana manambatra ny tombony amin'ny vokatra roa. Ary mba hanonerana ny lesoka sy hanatrarana ny fampifangaroana ny tombony, dia toeram-pikarohana fikarohana tato anatin'ny taona vitsivitsy. Fanampin'izany, ny fampiasana ny implantation ion, ny engineering band, ary ny engineering defect dia safidy tsara ihany koa hamahana ny fahasarotan'ny fitadiavana lithium niobate. Na izany aza, noho ny fahasarotan'ny fanodinana avo lenta amin'ny lithium niobate, ity sehatra ity dia mbola miatrika fanamby lehibe toy ny fampidirana ambany, ny fitaovana sy ny rafitra fakan-tsary, ary ny tsy fahampian'ny fampisehoana, izay manana sanda lehibe sy habaka fikarohana.

Figure 1, amin'ny fampiasana ny fatran'ny angovo tsy mety ao anatin'ny bandgap LN ho ivon'ny mpanome elektronika, ireo mpitatitra maimaim-poana dia avoaka ao amin'ny tarika conduction eo ambanin'ny fientanentanana hita maso. Raha ampitahaina amin'ny photodetectors LN pyroelectric teo aloha, izay voafetra amin'ny hafainganam-pandehan'ny valiny manodidina ny 100Hz, ityLN photodetectormanana hafainganam-pandeha haingana kokoa hatramin'ny 10kHz. Mandritra izany fotoana izany, amin'ity asa ity, dia naseho fa ny LN doped magnesium ion dia afaka manatontosa modulation hazavana ivelany miaraka amin'ny valiny hatramin'ny 10kHz. Ity asa ity dia mampiroborobo ny fikarohana momba ny asa avo lenta syLN photodetectors avo lentaamin'ny fananganana sombin-tsarimihetsika LN photonic mitambatra tanteraka.
Raha fintinina, ny sehatry ny fikarohana nyfilm manify lithium niobate photodetectorsmanana dikany ara-tsiansa manan-danja ary azo ampiharina lehibe. Amin'ny ho avy, miaraka amin'ny fivoaran'ny teknolojia sy ny fahalalahan'ny fikarohana, ny photodetectors lithium niobate (LN) manify dia hivoatra mankany amin'ny fampidirana ambony kokoa. Ny fampifangaroana fomba fampidirana isan-karazany mba hahazoana fahombiazana, valiny haingana, ary wideband film manify lithium niobate photodetectors amin'ny lafiny rehetra dia ho lasa zava-misy, izay tena hampiroborobo ny fampandrosoana ny on-chip fampidirana sy manan-tsaina sensing saha, ary manome fahafahana bebe kokoa ho an'ny taranaka vaovao ny photonics fampiharana.