В рамках нового проекта Фраунгоферовского института фотонных микросистем IPMS впервые разрабатываются чувствительные фотодиоды на основе кремния, которые являются более экономичными в производстве, для применения в ближнем ИК-диапазоне.
В видимом диапазоне сегодня почти все фотодиоды изготавливаются из кремния, поскольку этот материал по умолчанию используется в полупроводниковой промышленности и поэтому может производиться более экономично. Однако в ближнем инфракрасном диапазоне, невидимом человеческому глазу, фотодиоды на основе кремния до настоящего времени не использовались из-за их низкой чувствительности. По этой причине в этом диапазоне используются такие материалы, как арсенид индия-галлия (InGaAs). Однако этот материал требует собственных производственных процессов, которые несовместимы с технологией кремниевых полупроводников и, следовательно, приводят к высоким затратам. Кроме того, в процессе производства используются тяжелые металлы, такие как мышьяк. Это противоречит усилиям по повышению экологичности производства микроэлектроники.
Компания Fraunhofer IPMS впервые применяет новый исследовательский подход, который поможет недорогим кремниевым фотодиодам достичь достаточной чувствительности в ближнем инфракрасном диапазоне. «Инновация основана на внедрении новой структуры в наш фотодиод», – объясняет координатор проекта Михаэль Мюллер из Fraunhofer IPMS. «Вместо обычной плоской топографии устройства мы используем новые пирамидальные и кольцевые структуры, которые функционируют как резервуар для сбора света. Благодаря очень тонкому металлическому слою в барьере Шоттки мы повышаем внутреннюю квантовую эффективность, то есть количество носителей заряда, генерируемых светом в полупроводнике. Мы считаем, что эти две инновации значительно повысят чувствительность и впервые позволят использовать кремниевые фотодиоды в ближней инфракрасной области».
Новый подход обеспечивает не только экономические преимущества за счет использования известных кремниевых полупроводниковых технологий, но и экологические, поскольку позволяет избежать использования тяжелых металлов. Это делает его важным вкладом в устойчивое развитие полупроводниковой промышленности.
В будущем кремниевые фотодиоды могут найти применение в ближнем инфракрасном диапазоне, особенно на чувствительных к цене рынках с большим объемом производства. Одним из примеров является автономное вождение, для которого требуются новые лидарные датчики и противотуманные камеры для эффективного мониторинга окружающей среды. Это особенно важно, когда видимость затруднена из-за дыма или тумана, что приводит к выходу из строя оптических камер в видимом диапазоне. Это также выгодно для технологий безопасности, которые могут применяться в самых разных областях – от защиты критически важной инфраструктуры до частного сектора. Также существует множество применений в химической и медицинской визуализации, а также в спектроскопии. Гиперспектральная визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне, в частности, используется в технологиях измерения технологических процессов в фармацевтической и химической промышленности для обнаружения и анализа органических материалов и смесей материалов.Источник: https://www.eenewseurope.com/en/cost-effective-silicon-based-photodiodes-developed-for-near-ir/
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
