پتلی سلیکن فوٹو ڈیٹریکٹر کی نئی ٹکنالوجی

کی نئی ٹیکنالوجیپتلی سلیکن فوٹو ڈیٹریکٹر
پتلی میں روشنی جذب کو بڑھانے کے لئے فوٹوون کیپچر ڈھانچے کا استعمال کیا جاتا ہےسلیکن فوٹو ڈیٹریکٹرز
فوٹوونک سسٹم بہت سے ابھرتے ہوئے ایپلی کیشنز میں تیزی سے کرشن حاصل کررہے ہیں ، جن میں آپٹیکل مواصلات ، لیدر سینسنگ ، اور میڈیکل امیجنگ شامل ہیں۔ تاہم ، مستقبل کے انجینئرنگ حل میں فوٹوونکس کو وسیع پیمانے پر اپنانے کا انحصار مینوفیکچرنگ کی لاگت پر ہےفوٹوٹیکٹرز، جو بدلے میں اس مقصد کے لئے استعمال ہونے والے سیمیکمڈکٹر کی قسم پر زیادہ تر انحصار کرتا ہے۔
روایتی طور پر ، سلیکن (ایس آئی) الیکٹرانکس انڈسٹری میں سب سے زیادہ ہر جگہ سیمیکمڈکٹر رہا ہے ، اتنا کہ زیادہ تر صنعتیں اس مواد کے گرد پختہ ہوگئیں۔ بدقسمتی سے ، ایس آئی کے پاس دوسرے سیمیکمڈکٹرز جیسے گیلیم آرسنائڈ (GAAs) کے مقابلے میں قریب اورکت (NIR) سپیکٹرم میں نسبتا weak کمزور روشنی جذب ہے۔ اس کی وجہ سے ، GAAs اور اس سے متعلق مرکب فوٹوونک ایپلی کیشنز میں فروغ پزیر ہیں لیکن زیادہ تر الیکٹرانکس کی تیاری میں استعمال ہونے والے روایتی تکمیلی میٹل آکسائڈ سیمیکمڈکٹر (CMOS) عمل کے ساتھ مطابقت نہیں رکھتے ہیں۔ اس کے نتیجے میں ان کے مینوفیکچرنگ اخراجات میں تیزی سے اضافہ ہوا۔
محققین نے سلیکن میں قریب اورکت جذب کو بہت بڑھانے کا ایک طریقہ وضع کیا ہے ، جس کی وجہ سے اعلی کارکردگی والے فوٹوونک آلات میں لاگت میں کمی واقع ہوسکتی ہے ، اور یوسی ڈیوس کی ایک ریسرچ ٹیم سلیکن پتلی فلموں میں ہلکے جذب کو بہت بہتر بنانے کے لئے ایک نئی حکمت عملی کا حامی ہے۔ ایڈوانسڈ فوٹونکس گٹھ جوڑ میں اپنے تازہ ترین مقالے میں ، وہ پہلی بار ہلکے سے چلنے والے مائیکرو-اور نینو سطح کے ڈھانچے کے ساتھ سلیکن پر مبنی فوٹو ڈیٹریکٹر کا تجرباتی مظاہرہ کرتے ہیں ، جس میں GAAs اور دیگر III-V گروپ سیمک کنڈکٹرز کے مقابلے میں غیر معمولی کارکردگی میں بہتری لانے کا مظاہرہ کیا گیا ہے۔ فوٹوڈیٹریکٹر ایک مائکرون موٹی سلنڈرک سلیکن پلیٹ پر مشتمل ہوتا ہے جس میں موصلیت والے سبسٹریٹ پر رکھا جاتا ہے ، جس میں دھات کی "انگلیوں" کے ساتھ پلیٹ کے اوپری حصے میں رابطے کی دھات سے انگلی کانٹا کے فیشن میں پھیلا ہوا ہے۔ اہم بات یہ ہے کہ ، گانٹھ سلیکن سرکلر سوراخوں سے بھرا ہوا ہے جس کا اہتمام وقفے وقفے سے ہوتا ہے جو فوٹوون کیپچر سائٹس کے طور پر کام کرتا ہے۔ اس آلے کی مجموعی ڈھانچہ عام طور پر واقعہ کی روشنی کو تقریبا 90 90 by کی طرف موڑنے کا سبب بنتی ہے جب وہ سطح سے ٹکرا جاتی ہے ، جس سے یہ ایس آئی طیارے کے ساتھ دیر سے پھیلانے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ پس منظر کی تشہیر کے طریقوں سے روشنی کے سفر کی لمبائی میں اضافہ ہوتا ہے اور اسے مؤثر طریقے سے سست کرتے ہیں ، جس کی وجہ سے زیادہ ہلکے مادے کی بات چیت ہوتی ہے اور اس طرح جذب میں اضافہ ہوتا ہے۔
محققین نے فوٹوون کیپچر ڈھانچے کے اثرات کو بہتر طور پر سمجھنے کے لئے آپٹیکل نقالی اور نظریاتی تجزیے بھی کئے ، اور ان کے ساتھ اور اس کے بغیر فوٹوڈیٹریکٹر کا موازنہ کرنے والے متعدد تجربات کیے۔ انھوں نے پایا کہ فوٹوون کی گرفتاری کے نتیجے میں این آئی آر سپیکٹرم میں براڈ بینڈ جذب کی کارکردگی میں نمایاں بہتری آئی ہے ، جو 86 فیصد کی چوٹی کے ساتھ 68 فیصد سے زیادہ رہے۔ یہ بات قابل غور ہے کہ قریب قریب اورکت بینڈ میں ، فوٹوون کیپچر فوٹو ڈیٹریکٹر کا جذب گتانک عام سلیکن سے کئی گنا زیادہ ہے ، جو گیلیم آرسنائڈ سے زیادہ ہے۔ اس کے علاوہ ، اگرچہ مجوزہ ڈیزائن 1μm موٹی سلیکن پلیٹوں کے لئے ہے ، لیکن 30 این ایم اور 100 این ایم سلیکن فلموں کی نقالی سی ایم او ایس الیکٹرانکس کے ساتھ مطابقت رکھتی ہے اسی طرح کی بہتر کارکردگی کو ظاہر کرتی ہے۔
مجموعی طور پر ، اس مطالعے کے نتائج ابھرتے ہوئے فوٹوونکس ایپلی کیشنز میں سلیکن پر مبنی فوٹو ڈیٹیکٹر کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لئے ایک امید افزا حکمت عملی کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ انتہائی جذب کو انتہائی پتلی سلیکن پرتوں میں بھی حاصل کیا جاسکتا ہے ، اور سرکٹ کی پرجیوی کیپسیٹینس کو کم رکھا جاسکتا ہے ، جو تیز رفتار نظاموں میں اہم ہے۔ اس کے علاوہ ، مجوزہ طریقہ جدید سی ایم او ایس مینوفیکچرنگ کے عمل کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے اور اس وجہ سے آپٹو الیکٹرانکس کو روایتی سرکٹس میں ضم کرنے کے طریقے میں انقلاب لانے کی صلاحیت ہے۔ اس کے نتیجے میں ، سستی الٹرااسٹ کمپیوٹر نیٹ ورکس اور امیجنگ ٹکنالوجی میں خاطر خواہ چھلانگ لگانے کی راہ ہموار ہوسکتی ہے۔