박막 리튬 니오 베이트 (LN) 광 검출기

박막 리튬 니오 베이트 (LN) 광 검출기

리튬 니오 베이트 (LN)는 독특한 결정 구조와 비선형 효과, 전기 광학 효과, 성 전기 효과 및 압전 효과와 같은 풍부한 물리적 효과를 갖는다. 동시에 광대역 광학 투명도 창과 장기 안정성의 장점이 있습니다. 이러한 특성으로 인해 LN은 차세대 통합 광자를위한 중요한 플랫폼입니다. 광학 장치 및 광전자 시스템에서 LN의 특성은 풍부한 기능 및 성능을 제공하여 광학 통신, 광학 컴퓨팅 및 광학 감지 필드의 개발을 촉진 할 수 있습니다. 그러나, 리튬 니오 베이트의 약한 흡수 및 단열 특성으로 인해 리튬 니오 베이트의 통합 된 적용은 여전히 ​​어려운 탐지의 문제에 직면한다. 최근 에이 분야의 보고서에는 주로 도파관 통합 광 검출기 및 이종 접합 광 검출기가 포함됩니다.
리튬 니오 베이트를 기반으로 한 도파관 통합 광 검출기는 일반적으로 광 통신 C- 밴드 (1525-1565nm)에 중점을 둡니다. 기능의 관점에서, LN은 주로 가이드 파의 역할을하는 반면, 광전자 검출 기능은 주로 실리콘, III-V 그룹 좁은 대역 갭 반도체 및 2 차원 재료와 같은 반도체에 의존한다. 이러한 아키텍처에서, 조명은 손실이 낮은 리튬 니오 베이트 광 도파관을 통해 전염 된 다음, 광전자 효과 (예 : 광전도 또는 광전자 효과)에 기초한 다른 반도체 재료에 의해 흡수되어 캐리어 농도를 증가시키고 출력을 위해이를 전기 신호로 변환한다. 장점은 높은 작동 대역폭 (~ GHz), 낮은 작동 전압, 작은 크기 및 광 칩 통합과의 호환성입니다. 그러나, 리튬 니오 베이트 및 반도체 재료의 공간적 분리로 인해 각각 고유 한 기능을 수행하지만 LN은 파도를 안내하는 데만 역할을하며 다른 우수한 외국 특성은 잘 활용되지 않았다. 반도체 재료는 광전 전환에만 역할을하며 서로 보완적인 커플 링이 부족하여 비교적 제한된 작동 대역을 초래합니다. 특정 구현 측면에서, 광원에서 리튬 니오 베이트 광 도파관에 이르기까지 광의 결합은 상당한 손실과 엄격한 프로세스 요구 사항을 초래한다. 또한, 커플 링 영역의 반도체 장치 채널에 조사 된 광의 실제 광 전력은 교정하기가 어렵 기 때문에 검출 성능을 제한합니다.
전통광 검출기이미징 애플리케이션에 사용되는 것은 일반적으로 반도체 재료를 기반으로합니다. 따라서 리튬 니오 베이트의 경우, 저 광 흡수 속도와 절연 특성은 의심 할 여지없이 광 검출기 연구원들에게 선호되지 않으며 심지어 현장에서 어려운 지점이되었습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 이종 접합 기술의 발전은 리튬 니오 베이트 기반 광 검출기의 연구에 희망을 가져 왔습니다. 강한 광 흡수 또는 우수한 전도도를 갖는 다른 재료는 리튬 니오 베이트와 이질적으로 통합되어 결점을 보완 할 수 있습니다. 동시에, 구조적 이방성으로 인해 리튬 니오 베이트의 자발적 분극 유도 된 파이어로 특성은 광 조사 하에서 열로 변환함으로써 제어 될 수 있으며, 따라서 광전자 검출을위한 파이어로 특성을 변화시킨다. 이 열 효과는 광대역 및 자체 주행의 장점을 가지고 있으며 다른 재료와 잘 보완되고 융합 될 수 있습니다. 열 및 광전 효과의 동기 활용은 리튬 니오베이트 기반 광 검출기에 대한 새로운 시대를 열어 두 효과의 장점을 결합 할 수있게 해주었다. 그리고 단점을 보충하고 이점의 보완적인 통합을 달성하기 위해 최근 몇 년 동안 연구 핫스팟입니다. 또한, 이온 이식, 밴드 엔지니어링 및 결함 엔지니어링의 활용은 리튬 니오 베이트를 감지하는 데 어려움을 해결하기위한 좋은 선택입니다. 그러나 리튬 니오 베이트의 처리 어려움이 높기 때문에이 분야는 여전히 낮은 통합, 어레이 이미징 장치 및 시스템 및 불충분 한 연구 가치와 공간을 갖춘 성능이 부족한 과제에 직면 해 있습니다.

도 1, LN 밴드 갭 내의 결함 에너지 상태를 전자 공여체 중심으로 사용하여, 가시 광기 여기에서 전도 대역에서 자유 전하 운반체가 생성된다. 전형적으로 약 100Hz의 응답 속도로 제한된 이전의 pyroelectric LN 광 검출기와 비교하여LN 광 검출기최대 10kHz의 응답 속도가 빠릅니다. 한편,이 연구에서, 마그네슘 이온 도핑 된 LN은 최대 10kHz의 반응으로 외부 광 변조를 달성 할 수 있음이 입증되었다. 이 연구는 고성능에 대한 연구를 장려합니다고속 LN 광 검출기완전 기능적인 단일 칩 통합 LN 광자 칩을 구성 할 때.
요약하면, 연구 분야박막 리튬 니오 베이트 광 검출기중요한 과학적 중요성과 엄청난 실제 적용 잠재력이 있습니다. 미래에는 기술 개발과 연구의 심화로 인해 박막 리튬 니오 베이트 (LN) 광 검출기가 더 높은 통합을 향해 발전 할 것입니다. 다양한 통합 방법을 결합하여 모든 측면에서 고성능, 빠른 반응 및 광대역 박막 니오 베이트 포토 디스티터를 달성하여 현실이 될 것이며, 이는 온칩 통합 및 지능형 감지 분야의 개발을 크게 촉진하고 더 많은 가능성을 제공 할 것입니다. 새로운 세대의 광자 응용 프로그램.