Bu məqalə Science X-in redaksiya prosesinə və siyasətlərinə uyğun olaraq nəzərdən keçirilmişdir. Redaktorlar məzmunun etibarlılığını təmin edərkən aşağıdakı atributları vurğuladılar: Elektromaqnit spektrinin insan gözünə görünən işığın yalnız kənarında olan qısa dalğalı infraqırmızı (SWIR) işığın aşkarlanması bir çox real dünya tətbiqləri üçün faydalı ola bilər. Məsələn, o, gecə şəkillərinin çəkilməsi üçün daha təkmil sistemləri, eləcə də mürəkkəb tibbi görüntüləmə, ətraf mühitin monitorinqi və sənaye yoxlama texnologiyalarını işə sala bilər.
Potensiallarına baxmayaraq, indiyə qədər hazırlanmış SWIR aşkarlama cihazlarının çoxu bahalı yarımkeçirici materiallara əsaslanır və çox vaxt mövcud elektron avadanlıqla inteqrasiya etmək çətindir. Bunun səbəbi, elektronika sənayesində ən çox istifadə edilən yarımkeçirici olan silikonun geniş diapazon boşluğuna görə SWIR fotonlarını udmamasıdır. Madridin Complutense Universitetinin tədqiqatçıları SWIR işığını səmərəli şəkildə udmaq qabiliyyətinə malik olan və mövcud elektronika istehsalı proseslərinə uyğun gələn silikon fotodiod hazırlayıblar.
Physical Review Letters jurnalında dərc olunan məqalədə təqdim edilən yeni cihaz yüksək konsentrasiyalı tellur (Te) atomları ilə qatqılanmış silikona əsaslanır. Phys.org-a məqalənin ilk müəllifi Eric García-Hemme, "Bu araşdırma ilə əsas məqsədimiz SWIR texnologiyasını mahiyyətcə "demokratikləşdirmək" idi" dedi. "Hazırda SWIR aşkarlanması InGaAs kimi bahalı materiallara əsaslanır, lakin silikonun bu spektrdə görünməsinə imkan verməklə biz istehsal xərclərini kəskin şəkildə azalda və kütləvi bazar tətbiqlərinə qapı aça bilərik.
Fotoalınma üçün hiperdoped silikon üzərində işləyən elmi ictimaiyyət performans tavanına çatdı. “Problemi təhlil edəndə anladıq ki, material SWIR işığını uğurla aşkarlasa da, istifadə etdiyimiz xüsusi istehsal üsulları (termodinamik tarazlıqdan kənar fəaliyyət göstərir) bizə yalnız çox nazik aktiv təbəqələr yaratmağa imkan verir”. Hiperdoped silisium əsasında SWIR detektorlarının yaradılmasına yönəlmiş əvvəlki səyləri nəzərdən keçirdikdə, tədqiqatçılar əvvəllər istehsal olunan materialların daxil olan işığın çox hissəsini udmaq üçün sadəcə çox nazik olduğunu başa düşdülər. Bu məhdudiyyəti aradan qaldırmaq üçün onlar materialın yüngül udma xüsusiyyətlərini qalınlığından ayırmağa çalışdılar.
"Biz qabaqcıl işıq tutma üsullarını tətbiq etdik, o cümlədən silikon səthi piramidalarla mikro tekstura etdik və qızıl güzgü əlavə etdik" dedi García-Hemme. "Bu arxitektura işığı nazik hiperdoped təbəqənin içərisində irəli-geri əks etdirməyə məcbur edir, onun optik yolunu əhəmiyyətli dərəcədə artırır və cihazın ümumi fotocavabını kəskin şəkildə artırır." Tipik olaraq, silisium SWIR spektrinin çox hissəsi üçün şəffafdır, çünki bu diapazondakı fotonlar elektronları nisbətən geniş diapazonda itələmək üçün kifayət qədər enerji daşımır. Beləliklə, García-Hemme və onun həmkarları hiperdopinq adlanan bir proses vasitəsilə yüksək konsentrasiyalı Te atomları olan silikon qəfəsə implantasiya edərək əlavə enerji səviyyələri yaratmağa çalışdılar.
"Bu, materialın içərisində yeni aralıq enerji səviyyələrini təqdim edir" dedi García-Hemme. "Siz onları aşağı enerjili SWIR fotonlarının elektronları həyəcanlandırmasına və elektrik siqnalı yaratmasına imkan verən pilləkən daşları kimi düşünə bilərsiniz. Mikro piramidalar və arxa qızıl güzgü ilə birlikdə maksimum udma təmin etmək üçün işığı aktiv təbəqənin (hiperdoped təbəqə) daxilində fiziki olaraq tuturuq." Komandanın yeni hazırladığı fotodiod standart tamamlayıcı metal-oksid-yarımkeçirici (CMOS) istehsal üsulları ilə uyğun gəlir.
Xülasə — davamını mənbədə oxuyun.
