Тонкий пленок литий ниобат (LN) фотоприемник
Литий-нибат (LN) имеет уникальную кристаллическую структуру и богатые физические эффекты, такие как нелинейные эффекты, электрооптические эффекты, пироэлектрические эффекты и пьезоэлектрические эффекты. В то же время он имеет преимущества широкополосного окна оптической прозрачности и долгосрочной стабильности. Эти характеристики делают LN важной платформой для нового поколения интегрированной фотоники. В оптических устройствах и оптоэлектронных системах характеристики LN могут обеспечивать богатые функции и производительность, способствуя разработке оптической связи, оптических вычислений и поля оптического зондирования. Однако из -за слабых свойств поглощения и изоляции лития ниобата интегрированное применение литий -нибата по -прежнему сталкивается с проблемой трудного обнаружения. В последние годы сообщения в этой области в основном включают в себя интегрированные волноводные фотоприемники и гетеропереходные фотоприемники.
Встроенный волновой фотоприемник на основе литий-ниобата обычно фокусируется на C-диапазоне оптической связи (1525-1565 нм). С точки зрения функции, LN в основном играет роль гибельских волн, в то время как функция оптоэлектронного обнаружения в основном зависит от полупроводников, таких как кремниевые, III-V-группу узкой полосовой полосы, и двумерные материалы. В такой архитектуре свет передается через оптические волноводы лития ниобата с низкой потерей, а затем поглощается другими полупроводниковыми материалами, основанными на фотоэлектрических эффектах (таких как фотопродуктивность или фотоэлектрические эффекты), чтобы увеличить концентрацию носителя и преобразовать его в электрические сигналы для выхода. Преимуществами являются высокая рабочая полоса пропускания (~ ГГц), низкое рабочее напряжение, небольшой размер и совместимость с интеграцией Photonic Chip. Тем не менее, из -за пространственного разделения литиевых ниобате и полупроводниковых материалов, хотя каждый из них выполняет свои собственные функции, LN играет только роль в руководящих волнах, и другие превосходные иностранные свойства не использовались. Полупроводниковые материалы играют только роль в фотоэлектрической конверсии и не имеют дополнительной связи друг с другом, что приводит к относительно ограниченной операционной полосе. С точки зрения конкретной реализации, связь света от источника света с оптическим волноводом лития ниобата приводит к значительным потерям и строгим требованиям к процессу. Кроме того, фактическая оптическая сила света, облученной на канал полупроводникового устройства в области связи, трудно калибровать, что ограничивает производительность его обнаружения.
ТрадиционныйФотографииИспользуется для применений визуализации, как правило, основаны на полупроводниковых материалах. Следовательно, для лития ниобата его низкая частота поглощения света и изоляционные свойства делают его, несомненно, не предпочитают исследователи фотоприемника, и даже сложная точка в этой области. Тем не менее, разработка гетеропереходной технологии в последние годы принесла надежду на исследования фотоодекторов на основе литий -нибате. Другие материалы с сильным поглощением света или превосходной проводимостью могут быть гетерогенно интегрированы с литий -нибате, чтобы компенсировать его недостатки. В то же время спонтанная поляризация, вызванная пироэлектрическими характеристиками лития ниобата из -за его структурной анизотропии, могут контролироваться путем преобразования в тепло при облучении света, тем самым изменяя пироэлектрические характеристики для оптоэлектронного обнаружения. Этот тепловой эффект имеет преимущества широкополосного и самостоятельного вождения, и может быть хорошо дополнен и слит с другими материалами. Синхронное использование тепловых и фотоэлектрических эффектов открыло новую эру для фотопринлекторов на основе лития ниобата, что позволило устройствам объединить преимущества обоих эффектов. И чтобы компенсировать недостатки и достичь дополнительной интеграции преимуществ, в последние годы это исследовательская точка. Кроме того, использование ионной имплантации, инженерии полос и дефектов также является хорошим выбором для решения сложности обнаружения литий -ниобате. Тем не менее, из -за высокой сложности обработки лития ниобата, эта область по -прежнему сталкивается с большими проблемами, такими как низкая интеграция, устройства и системы визуализации массива, и недостаточная производительность, которая имеет большую исследовательскую ценность и пространство.
Рисунок 1, используя энергетические состояния дефекта в зоне полосной зоны LN в качестве донорских центров электронов, в полосе проводимости генерируются свободные носители заряда под видимым световым возбуждением. По сравнению с предыдущими пироэлектрическими фотоодекторами LN, которые обычно ограничивались скоростью отклика около 100 Гц, этоLN ФОТОДЕЙТОРимеет более быструю скорость отклика до 10 кГц. Между тем, в этой работе было продемонстрировано, что легированный магний, легированный LN, может достичь внешней световой модуляции с ответом до 10 кГц. Эта работа способствует исследованию высокопроизводительных иВысокоскоростные фотоэлекторы LNПри построении полностью функциональных интегрированных одноколочных фотонных чипсов LN.
Таким образом, в области исследованийТонкоплентные литиевые фотоодекторы.имеет важное научное значение и огромный практический потенциал применения. В будущем, благодаря разработке технологий и углублению исследований, тонкопленок литий -лития ниобата (LN) будут развиваться в направлении более высокой интеграции. Объединение различных методов интеграции для достижения высокопроизводительных, быстрого реагирования и широкополосных тонкоплентных литий-литий-ниобат-фотоодекторов во всех аспектах станет реальностью, что значительно способствует развитию интеграции и интеллектуальной интеграции и интеллектуального зондирования и обеспечит больше возможностей для Новое поколение фотоники.
Время публикации: 17-2025 февраля