ပါးလွှာသော ဆီလီကွန် ဓာတ်ပုံရှာဖွေစက်၏ နည်းပညာအသစ်

နည်းပညာအသစ်၏ပါးလွှာသော ဆီလီကွန် ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာ
ဖိုတွန်ဖမ်းယူဖွဲ့စည်းပုံများကို ပါးလွှာသောနေရာတွင် အလင်းစုပ်ယူမှုကို မြှင့်တင်ရန် အသုံးပြုသည်ဆီလီကွန် ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာများ
ဖိုတွန်နစ်စနစ်များသည် အလင်းဆိုင်ရာဆက်သွယ်ရေး၊ liDAR အာရုံခံခြင်းနှင့် ဆေးဘက်ဆိုင်ရာပုံရိပ်ဖော်ခြင်းအပါအဝင် ပေါ်ထွက်လာသောအသုံးချမှုများစွာတွင် အလျင်အမြန်ရေပန်းစားလာနေပါသည်။ သို့သော် အနာဂတ်အင်ဂျင်နီယာဖြေရှင်းချက်များတွင် ဖိုတွန်နစ်များကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုခြင်းသည် ထုတ်လုပ်မှုကုန်ကျစရိတ်ပေါ်တွင် မူတည်ပါသည်။ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာများ၎င်းသည် ထိုရည်ရွယ်ချက်အတွက် အသုံးပြုသည့် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း အမျိုးအစားပေါ်တွင် များစွာမူတည်ပါသည်။
ရိုးရာအစဉ်အလာအရ ဆီလီကွန် (Si) သည် အီလက်ထရွန်းနစ်လုပ်ငန်းတွင် အတွေ့ရအများဆုံး တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဖြစ်ပြီး စက်မှုလုပ်ငန်းအများစုသည် ဤပစ္စည်းဖြင့် ရင့်ကျက်လာကြသည်။ ကံမကောင်းစွာပဲ၊ Si တွင် gallium arsenide (GaAs) ကဲ့သို့သော အခြားတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက အနီအောက်ရောင်ခြည် (NIR) ရောင်စဉ်တန်းတွင် အလင်းစုပ်ယူမှုကိန်း အားနည်းသည်။ ဤအကြောင်းကြောင့် GaAs နှင့် ဆက်စပ်သတ္တုစပ်များသည် ဖိုတွန်အသုံးချမှုများတွင် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်နေသော်လည်း အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းအများစု ထုတ်လုပ်ရာတွင် အသုံးပြုသည့် ရိုးရာဖြည့်စွက်သတ္တု-အောက်ဆိုဒ် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း (CMOS) လုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် သဟဇာတမဖြစ်ပါ။ ၎င်းသည် ၎င်းတို့၏ ထုတ်လုပ်မှုကုန်ကျစရိတ်များကို သိသိသာသာ မြင့်တက်စေခဲ့သည်။
သုတေသီများသည် ဆီလီကွန်တွင် အနီးကပ်အနီအောက်ရောင်ခြည်စုပ်ယူမှုကို သိသိသာသာမြှင့်တင်ရန် နည်းလမ်းတစ်ခုကို တီထွင်ခဲ့ပြီး ၎င်းသည် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော ဖိုတွန်စက်ပစ္စည်းများတွင် ကုန်ကျစရိတ်လျှော့ချမှုကို ဦးတည်စေနိုင်ပြီး UC Davis သုတေသနအဖွဲ့သည် ဆီလီကွန်ပါးလွှာများတွင် အလင်းစုပ်ယူမှုကို သိသိသာသာတိုးတက်စေရန် ဗျူဟာအသစ်တစ်ခုကို ရှေ့ဆောင်လုပ်ဆောင်နေပါသည်။ Advanced Photonics Nexus တွင် ၎င်းတို့၏ နောက်ဆုံးထုတ်စာတမ်းတွင်၊ ၎င်းတို့သည် အလင်းဖမ်းယူသည့် မိုက်ခရိုနှင့် နာနိုမျက်နှာပြင်ဖွဲ့စည်းပုံများပါရှိသော ဆီလီကွန်အခြေခံ ဖိုတိုဒိုင်တာ၏ စမ်းသပ်သရုပ်ပြမှုကို ပထမဆုံးအကြိမ်အဖြစ် သရုပ်ပြခဲ့ပြီး GaAs နှင့် အခြား III-V အုပ်စု တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများနှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သော မကြုံစဖူးစွမ်းဆောင်ရည်တိုးတက်မှုများကို ရရှိစေခဲ့သည်။ ဖိုတိုဒိုင်တာတွင် လျှပ်ကာအလွှာပေါ်တွင် ထားရှိသော မိုက်ခရွန်အထူ ဆလင်ဒါပုံ ဆီလီကွန်ပြားတစ်ခုပါဝင်ပြီး သတ္တု “လက်ချောင်းများ” သည် ပြား၏ထိပ်ရှိ ထိတွေ့သတ္တုမှ လက်ချောင်းပုံသဏ္ဍာန်ဖြင့် ဆန့်ထွက်နေသည်။ အရေးကြီးသည်မှာ အဖုအထစ်များသော ဆီလီကွန်သည် ဖိုတွန်ဖမ်းယူသည့်နေရာများအဖြစ် လုပ်ဆောင်သည့် အချိန်အပိုင်းအခြားအလိုက် စီစဉ်ထားသော စက်ဝိုင်းပုံအပေါက်များဖြင့် ပြည့်နေသည်။ ကိရိယာ၏ အလုံးစုံဖွဲ့စည်းပုံသည် ပုံမှန်အားဖြင့် ဖြစ်ပေါ်လာသောအလင်းသည် မျက်နှာပြင်ပေါ်သို့ ထိမှန်သောအခါ ၉၀ ဒီဂရီနီးပါး ကွေးညွှတ်စေပြီး Si မျက်နှာပြင်တစ်လျှောက် ဘေးတိုက်ပျံ့နှံ့စေသည်။ ဤဘေးတိုက်ပျံ့နှံ့မှုပုံစံများသည် အလင်း၏ခရီးသွားချိန်ကို တိုးမြင့်စေပြီး ထိရောက်စွာနှေးကွေးစေကာ အလင်း-ဒြပ်ဝတ္ထု အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှု ပိုမိုဖြစ်ပေါ်စေပြီး ထို့ကြောင့် စုပ်ယူမှုကို တိုးမြင့်စေသည်။
သုတေသီများသည် ဖိုတွန်ဖမ်းယူမှုဖွဲ့စည်းပုံများ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို ပိုမိုနားလည်နိုင်ရန် အလင်းဆိုင်ရာ သရုပ်ဖော်မှုများနှင့် သီအိုရီဆိုင်ရာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုများကိုလည်း ပြုလုပ်ခဲ့ပြီး ၎င်းတို့ပါဝင်သည့်နှင့် မပါဝင်သည့် ဖိုတွန်ရှာဖွေစက်များကို နှိုင်းယှဉ်သည့် စမ်းသပ်မှုများစွာကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ဖိုတွန်ဖမ်းယူမှုသည် NIR ရောင်စဉ်တွင် broadband absorption စွမ်းဆောင်ရည်ကို သိသိသာသာ တိုးတက်မှုရရှိစေပြီး 68% အထက်တွင် ရှိနေကာ အမြင့်ဆုံး 86% ရှိကြောင်း ၎င်းတို့က တွေ့ရှိခဲ့သည်။ အနီအောက်ရောင်ခြည် အနီးအနီအောက်ရောင်ခြည် band တွင် ဖိုတွန်ဖမ်းယူမှု ဓာတ်ပုံရှာဖွေစက်၏ absorption coefficient သည် သာမန်ဆီလီကွန်ထက် အဆပေါင်းများစွာ မြင့်မားပြီး gallium arsenide ထက် ကျော်လွန်ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။ ထို့အပြင်၊ အဆိုပြုထားသော ဒီဇိုင်းသည် 1μm အထူ ဆီလီကွန်ပြားများအတွက်ဖြစ်သော်လည်း၊ CMOS အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများနှင့် တွဲဖက်အသုံးပြုနိုင်သော 30 nm နှင့် 100 nm ဆီလီကွန်ဖရင့်များ၏ သရုပ်ဖော်မှုများသည် အလားတူ မြှင့်တင်ထားသော စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပြသသည်။
အလုံးစုံသော် ဤလေ့လာမှု၏ရလဒ်များသည် ပေါ်ထွက်လာသော ဖိုတွန်နစ်အသုံးချမှုများတွင် ဆီလီကွန်အခြေခံ ဖိုတိုဒတ်တာများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် အလားအလာကောင်းသော ဗျူဟာတစ်ခုကို ပြသနေပါသည်။ အလွန်ပါးလွှာသော ဆီလီကွန်အလွှာများတွင်ပင် မြင့်မားသောစုပ်ယူမှုကို ရရှိနိုင်ပြီး ဆားကစ်၏ ကပ်ပါးကောင်စွမ်းရည်ကို နိမ့်ကျစွာ ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ပြီး ၎င်းသည် မြန်နှုန်းမြင့်စနစ်များတွင် အရေးကြီးပါသည်။ ထို့အပြင်၊ အဆိုပြုထားသော နည်းလမ်းသည် ခေတ်မီ CMOS ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် လိုက်ဖက်ညီပြီး ထို့ကြောင့် optoelectronics များကို ရိုးရာဆားကစ်များထဲသို့ ပေါင်းစပ်ပုံကို တော်လှန်ပြောင်းလဲရန် အလားအလာရှိသည်။ ၎င်းသည် တတ်နိုင်သော အလွန်မြန်ဆန်သော ကွန်ပျူတာကွန်ရက်များနှင့် ပုံရိပ်ဖော်နည်းပညာတွင် သိသာထင်ရှားသော ခုန်ပျံကျော်လွှားမှုများအတွက် လမ်းခင်းပေးနိုင်ပါသည်။