مقاله ترجمه شده آشکارساز مادون قرمز سیلیکونی

توضیحات

عنوان فارسی: آشکارساز مادون قرمز با ناحیه سد شاتکی سیلیساید مبتنی بر موجبر سیلیکونی

عنوان انگلیسی:

Silicon-Waveguide based Silicide Schottky- Barrier Infrared Detector for on-Chip Applications

مقدمه: ما آنالیز دقیقی از یک آشکارساز با ناحیه شد شاتکی مبتنی بر موجبر (SBPD) ارائه داده ایم که یک فیلم نازک سیلیساید در بالای یک موجبر کانال عایق سیلیکنی (SOI) قرار گرفته است که نور منتشر شده در موجبر را جذب میکند.با در نظر گرفتن هر دو عامل فاکتور تحدید نور جذب شده و اسکن دیواره گین القا شده ناشی از حامل های تحریک شده ،ضخامت بهینه از سیلیساید استخراج شده است تا گین موثر و در نتیجه پاسخ دهی را به حداکثر برساند.برای طول های متئاول فیلین سیلیساید نازک (( ،ضخامت بهینه شده در محدوده 1-2nm است و  برای اینکه به حداکثر کارایی برسد ،تنها در حدود  50-80%توان نور جذب شده است .

SBPD های رزونانس ارائه شده اند که شامل میکرولوپ ها ،میکرو دیسک ها و یا ساختار میکرو رینگ هستند تا به انتشار چندگانه نور در طول موجبر Si دایروی اجازه انتشار دهند.نتایج شبیه سازی نشان  میدهد  که در مقایسه با آشکارسازهای مبتنی بر موجبر مستقیم ، این SBPD های رزونانس پاسخ خیلی بزرگتری در طول موج های روزونانس دارند.بعضی از نتایج تجربی درباره SBPD های مبتنی بر ویوگاید Si نیز گزارش شده است.

کلمات کلیدی: آشکارساز مادون قرمز، مانع شاتکی ، موجبر سیلیکون، سیلیکون فوتونیک

معرفی

یکی از اجزای اساسی فوتونیک Si ،آشکارساز مجتمع (PD) حساس به طول موج های مخابراتی بلند (است.ساختارهای هترو سیلیکون/ژرمانیوم به علت گاف انرژی مستقیم کوچک (0.8Ev) بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند[1].در هر صورت رشد اپی تکسی Ge با کیفیت بالا ،بر روی  Si ، به علت نقص متمایل اپی Ge ناشی از عدم تطابق شبکه و تفاوت های دمایی در پروسه های  Si-CMOS ،چالش بزرگی بر روی ساختار های مجتمع ایجاد میکند .دستاورد دیگر تولید داپینگ های نوری[2] و یا نقص هایی با حالت های اترژی با گاف انرژی میانی ( که شامل کاشت Si با انرژی زیاد است.)[3]به داخل شبکه سیلیکن است.اما این پروسه های Si-CMOS استاندارد نیستند.

دیود نوری با ناحیه شد شاتکی سیلیساید ،سومین کاندید است که بر اساس تحریک نوری حامل های بار فلزی در طول سطح سیلیساید/Si کار میکند و طول موج قطع عمدتا توسط ارتفاع سد شاتکی ( ( تعیین میشود[4].

برای عملیات در طول موج های ، سیلیساید های متداول استفاده شده در تکنولوژی CMOS ،سیلیساید های Ni,Co,Ti هستند ،چون  در حدود 0.5-0.7Ev دارند و در نتیجه طول موج قطع آن ها است.

بنابراین SBPD ها به طور کامل با پروسه های Si-CMOS  بدون هیچ ماده افزوده شده جدید و پروسه های اصلاحی کم ،استاندارد قابل مقایسه هستند .علاوه بر آن ،سرعت SBPD ها به طور ذاتی از PD های p-i-n متداول بیشتر است.در ابتدا عملکرد sbpd ها به علت پاسخ دهی کم محدود شده بود چون تنها کسر کوچکی از حامل های تحریک شده نوری در داخل لایه سیلیساید میتوانستند در سطح سیلیساید /Si ساطع شوند و جریان نوری تولید کنند.گین کوانتومی داخلی در حدود  است که با مدل Fowler محاسبه شده است.[5]اگر فیلم سیلیسایدی به اتدازه کافی کوچک باشد ، حامل های تحریک شده نوری که از سطح به اطراف حرکت میکنند میتوانند توسط اسکاترینگ دیواره و یا فوتون  به سد گسیل منعکس شوند  و در نتیجه گین میتواند به صورت قابل توجهی افزایش پیدا کند .در هر صورت با کاهش ضخامت سیلیساید ،تعداد فوتون های جذب شده نیز کاهش میابد.این عدم سازش با استفاده از ساختار مجبر قابل حل است چون نور در طول موجبر جذب میشود و بنابراین فیلم سیلیسایدی بر روی موجبر میتواند به صورت نامحدود کشیده شود در صورتی که ضخامت آن واقعا کم باشد.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه لطفا اقدام به خرید فرمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.