מחקר חדש על דק במיוחדגלאי פוטו InGaAs
התקדמות טכנולוגיית ההדמיה באינפרא אדום קצר גל (SWIR) תרמה תרומה משמעותית למערכות ראיית לילה, פיקוח תעשייתי, מחקר מדעי, הגנה ביטחונית ותחומים אחרים. עם הביקוש הגובר לגילוי מעבר לספקטרום האור הנראה, גם פיתוח חיישני תמונה באינפרא אדום קצר גל הולך וגדל בהתמדה. עם זאת, השגת רזולוציה גבוהה ורעש נמוך...גלאי פוטו רחב טווחעדיין עומד בפני אתגרים טכניים רבים. למרות שגלאי פוטואלקטריים אינפרא אדום קצר גלים מסורתיים מסוג InGaAs יכולים להציג יעילות המרה פוטואלקטרית וניידות נושאי מטען מצוינות, קיימת סתירה מהותית בין מדדי הביצועים המרכזיים שלהם לבין מבנה המכשיר. כדי להשיג יעילות קוונטית (QE) גבוהה יותר, עיצובים קונבנציונליים דורשים שכבת ספיגה (AL) של 3 מיקרומטר או יותר, ועיצוב מבני זה מוביל לבעיות שונות.
על מנת להפחית את עובי שכבת הקליטה (TAL) באינפרא אדום קצר גל InGaAsגלאי אור, פיצוי על הירידה בבליעה באורכי גל ארוכים הוא קריטי, במיוחד כאשר עובי שכבת הבליעה בעלת שטח קטן מוביל לבליעה לא מספקת בטווח אורכי הגל הארוך. איור 1א' ממחיש את שיטת הפיצוי על עובי שכבת הבליעה בעלת שטח קטן על ידי הארכת נתיב הקליטה האופטי. מחקר זה משפר את היעילות הקוונטית (QE) בתחום האינפרא אדום בגלים קצרים על ידי הכנסת מבנה תהודה מונחית (GMR) מבוסס TiOx/Au בצד האחורי של המכשיר.
בהשוואה למבני החזרה מישוריים מסורתיים של מתכת, מבנה התהודה המונחית יכול לייצר אפקטים מרובים של בליעת תהודה, מה שמשפר משמעותית את יעילות הבליעה של אור באורך גל ארוך. החוקרים ביצעו אופטימיזציה של תכנון הפרמטרים המרכזיים של מבנה התהודה המונחית, כולל תקופת המחזור, הרכב החומר וגורם המילוי, באמצעות שיטת ניתוח גלים מצומדים קפדני (RCWA). כתוצאה מכך, מכשיר זה עדיין שומר על בליעה יעילה בתחום האינפרא אדום קצר הגל. על ידי מינוף היתרונות של חומרי InGaAs, החוקרים חקרו גם את התגובה הספקטרלית התלויה במבנה המצע. הירידה בעובי שכבת הבליעה אמורה להיות מלווה בירידה ב-EQE.
לסיכום, מחקר זה פיתח בהצלחה גלאי InGaAs בעובי של 0.98 מיקרומטר בלבד, שהוא דק יותר מפי 2.5 מהמבנה המסורתי. יחד עם זאת, הוא שומר על יעילות קוונטית של מעל 70% בטווח אורכי גל של 400-1700 ננומטר. ההישג פורץ הדרך של גלאי הפוטו InGaAs הדק במיוחד מספק נתיב טכני חדש לפיתוח חיישני תמונה רחבי טווח ברזולוציה גבוהה ועם רעש נמוך. זמן הולכת הנושא המהיר שמביא תכנון המבנה הדק במיוחד צפוי להפחית משמעותית את הצלבה חשמלית ולשפר את מאפייני התגובה של המכשיר. יחד עם זאת, מבנה המכשיר המצומצם מתאים יותר לטכנולוגיית אינטגרציה תלת-ממדית של שבב יחיד (M3D), ומניח את היסודות להשגת מערכי פיקסלים בצפיפות גבוהה.
זמן פרסום: 24 בפברואר 2026