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Photodétecteurs All-Si avec une cavité résonante pour la détection polarimétrique dans le proche infrarouge

Résumé

Ce travail a développé un photodétecteur tout-Si avec un résonateur plasmonique de surface formé par un réseau Au sous-longueur d'onde au sommet d'un réseau de nanofils Si et le même à côté des fils. L'interface Au/Si avec une barrière Schottky permet la détection de photo-électrons dans le proche infrarouge en se basant sur l'émission interne d'électrons chauds générés par les plasmons de surface dans la cavité. Pendant ce temps, le réseau de sous-longueurs d'onde Au sur le réseau de nanofils Si agit comme un polariseur pour la détection polarimétrique. La méthode du domaine temporel aux différences finies a été appliquée à la conception du nouveau dispositif et une nanofabrication de pointe basée sur la lithographie par faisceau d'électrons a été réalisée. La caractérisation des propriétés photo-électroniques ainsi que la détection polarimétrique démontrent que les détecteurs fabriqués sur le substrat de silicium possèdent de grandes perspectives pour la technologie de détection sur tout-Si.

Contexte

Avec les progrès rapides de la communication optique, il existe un besoin croissant de développer des photodétecteurs polarimétriques (PD) dans le proche infrarouge (NIR) à faible coût. Bien que les composés III-V tels que GaAs/InGaAs et II-VI tels que TeCdHg aient été l'option la plus réussie pour les PD au cours des dernières décennies en raison de leurs coefficients d'absorption relativement élevés [1,2,3,4,5], le la complexité de la croissance et le coût élevé de la fabrication sont toujours le plus gros problème pour les applications générales. Surtout, il reste encore un long chemin à parcourir avant que la détection polarimétrique ne soit réalisée par les PD en III-V et II-VI. Étant le matériau majeur de l'industrie des semi-conducteurs, le silicium est devenu des dispositifs optoélectroniques ces dernières années en raison de leurs propriétés optiques et électriques distinctes [6,7,8], d'un processus bien établi et d'une compatibilité élevée avec la technologie CMOS développée [9] . De plus, les récentes réalisations en photonique sur silicium [10, 11] offrent une voie prometteuse pour réaliser la nouvelle forme de PD en intégrant des détecteurs à nanofil de Si [12, 13] avec des structures photoniques pour de nouvelles applications telles que la détection polarimétrique.

Sur la base de notre succès antérieur dans le développement de PD à base de nanofils de silicium (Si NW) [12], cet article propose en outre une nouvelle forme de photodétecteurs tout-Si en intégrant un réseau métallique sous-longueur d'onde avec des nanofils de silicium pour réaliser une détection polarimétrique dans le proche infrarouge (NIR). ) longueurs d'onde. Pour accomplir cette tâche, les trois problèmes suivants doivent être résolus. Tout d'abord, les PD conventionnels à base de nanofils de Si fonctionnent dans des longueurs d'onde visibles (0,4 à 0,7  μm), il est essentiel de faire passer les détecteurs de nanofils de Si en régime NIR [13, 14]. Deuxièmement, un polariseur optique miniaturisé doit être intégré au détecteur pour une détection polarimétrique. Troisièmement, en raison du faible coefficient d'absorption de Si dans le NIR, une structure de récolte de lumière est souhaitée pour améliorer la réactivité. Pour répondre à toutes ces exigences, ce travail a développé une nouvelle structure de dispositif en silicium, qui est composée d'un réseau métallique sous-longueur d'onde en tant que polariseur, d'un réseau de nanofils de silicium avec une certaine hauteur pour la récolte de lumière, et enfin, d'un résonateur plasmonique de surface pour la sélection de longueur d'onde et pour l'émission et la diffusion d'électrons chauds [15,16,17,18,19,20] sur la barrière Schottky dans l'interface Au/silicium pour générer un photocourant supplémentaire sous illumination. Cette stratégie basée sur la cavité résonnante étend non seulement le bord de bande de Si dans le régime IR, mais élargit également la bande passante de la photoréponse avec une détection sensible à la polarisation. Ce document rend compte de nos récents progrès dans la résolution de tous ces problèmes.

Méthodes/Expérimental

Conception des détecteurs de polarisation All-Si

La figure 1a est le schéma de principe du dispositif. Réseaux de nanofils Si avec le pas de 400 nm et les hauteurs (H ) de 100 nm à 300 nm ont été fabriqués sur un substrat de silicium légèrement dopé de type n (500 μm d'épaisseur, 1-10 Ω cm) par un procédé de gravure à sec conventionnel. Une barrière Schottky a été établie dans l'interface réseau métallique-semi-conducteur (MS). La figure 1b montre un résonateur plasmonique de surface entre la couche métallique supérieure et inférieure, entourant le Si NW.

Schéma de principe du photodétecteur MS à résonateur accordé en silicium et de son principe photo-électronique. un , b Le schéma du détecteur. c , d La bande d'énergie pour la jonction MS simple sous éclairage IR avec et sans polarisation CC. e Le diagramme montrant l'émission interne d'électrons chauds à partir de plasmons de surface

Les figures 1c et d sont les diagrammes de la courbure de la bande dans Si près de l'interface MS sous un éclairage sans ou avec une polarisation continue, respectivement. Les optoélectrons ont été générés uniquement lorsque l'énergie des photons satisfait > E g , où h est la constante de Planck et E g est la bande interdite Si, correspondant à la détection dans les longueurs d'onde visibles. Cependant, comme le montre la figure 1e, les électrons chauds générés par l'effet de photoémission interne (IPE) [10, 11, 15] par les plasmons de surface dans la couche métallique peuvent diffuser vers le substrat Si et traverser la barrière Schottky en tant que photo supplémentaire. -current, permettant la détection en NIR. De plus, dans ce scénario, le réseau de sous-longueurs d'onde Au sur le dessus du nanofil agit comme un polariseur ainsi qu'un résonateur ajustant les longueurs d'onde de détection, déterminées par les dimensions de la structure.

Simulations FDTD

Afin d'optimiser la structure du dispositif pour la détection polarimétrique avec une efficacité quantique élevée dans les longueurs d'onde NIR, une étude de simulation 3D du domaine temporel aux différences finies (FDTD) à l'aide du progiciel Lumerical a été systématiquement réalisée. Dans la simulation, la condition aux limites périodique le long de x et y et des couches parfaitement assorties le long du z orientation ont été adoptées. Une onde plane avec le mode TM en parallèle au x -axe, agissant comme la source de stimulation optique, se propage le long de la direction z. L'épaisseur, la largeur et le pas du réseau Au sont respectivement de 85 nm, 200 nm et 400 nm. Un moniteur de réflexion a été placé au sommet de la région de simulation et un moniteur de transmission a été placé au bas du substrat Si. Les spectres d'absorption optique de l'appareil ont été obtenus à partir de la réflexion mesurée (R ) et la transmission (T ), en utilisant A = 1-R -T .

Fabrication d'appareils

La nanofabrication du photodétecteur métal/semi-conducteur tel que conçu a été réalisée à l'aide d'un processus basé sur la lithographie par faisceau d'électrons. Sur le silicium de type n (1–10 Ω cm, orientation < 100>), un PMMA de 300 nm d'épaisseur fourni par Micro-Chem Ltd. min à 180°C. Après l'exposition au faisceau électronique par le graveur de faisceau de JEOL 6300FS, la réserve exposée a été développée dans une solution MIBK/IPA (1:3) à 23°C pendant 60 s, terminée par un rinçage abondant dans une solution IPA pendant 15 s. Une gravure humide dans du HF tamponné à 2 % a été appliquée pour éliminer l'oxyde natif sur le silicium. Les échantillons ont été immédiatement transférés dans un évaporateur thermique pour le dépôt de 2 nm Cr/70 nm Au. Le Cr à 2 nm est crucial pour déterminer la hauteur de la barrière Schottky et faire adhérer les réseaux Au au silicium. Le matériau indésirable a ensuite été éliminé par décollement dans de l'acétone à 60°C. L'échantillon a finalement été rincé dans une grande quantité d'isopropanol et séché avec du N2 comprimé . À ce stade, un grand plot de connexion avec une fenêtre carrée a été formé. Ensuite, l'électrode supérieure apparaissant comme un réseau de sous-longueurs d'onde dans Cr/Au a été déposée dans la fenêtre carrée et connectée au plot, en utilisant la technique d'enregistrement, par le même processus que celui décrit ci-dessus. En utilisant la structure métallique à motifs comme masque de gravure, une gravure ionique réactive (RIE) dans un plasma à base de fluor a été réalisée dans un graveur Samco pour former des nanofils de Si. Enfin, un film d'Au de 15 nm a été déposé sur l'ensemble du dispositif pour former une cavité résonante, comme illustré sur la figure 1b.

Caractérisation photoélectrique

Les propriétés photo-électroniques des détecteurs fabriqués ont été systématiquement caractérisées dans la longueur d'onde de 0,7 à 1,1 m en utilisant une configuration de réponse optoélectronique conventionnelle. La source lumineuse a été calibrée par un wattmètre, fourni par OPM 35S Ltd.

Résultats et discussion

Les figures 2a–d représentent schématiquement la coupe transversale 2D de la structure de l'appareil. Pour comprendre le mécanisme de fonctionnement, quatre types de structures de dispositifs, une surface Si plane entourée d'un plot de connexion sur un substrat Si (Str. 1 sur la Fig. 2a), un réseau Au sur une surface Si (Str.2 sur la Fig. 2b) , un réseau Au suivi de 210 nm-H Si NW (Str.3 sur la figure 2c) et un dispositif accordé par résonateur (Str.4 sur la figure 2d) ont été comparés. Les spectres simulés pour la transmission, la réflexion et l'absorption sont représentés respectivement sur les figures 2e–g. Les distributions de champ électrique dans le dispositif avec la hauteur Si NW de 210 nm ont été calculées pour la lumière à la longueur d'onde de 860  nm. La figure 2h (i-iii) montre les résultats pour l'appareil Str.2, Str.3 et Str.4 respectivement.

Les diagrammes des quatre appareils étudiés dans ce travail et les résultats de la simulation FDTD des appareils. un Str.1 :le substrat Si planaire. (b ) Str. 2 :le réseau Au sur substrat Si. (c ) Str. 3 :le réseau Au au sommet du réseau Si NW. (d ) Str.4 :le détecteur entièrement fabriqué avec à la fois le réseau Au en haut et en bas du réseau Si NW. eg Les résultats de la simulation pour les spectres de transmission, de réflexion et d'absorption à travers les quatre structures, respectivement. h Les résultats de la simulation pour les distributions de champ électrique dans les trois structures comme illustré dans b , c , et d , respectivement, et la longueur d'onde de la lumière incidente est de 860 nm

Les résultats de simulation présentés sur les figures 2e et g représentent une image extrêmement intéressante du processus de transmission/absorption de la lumière dans le photodétecteur proposé dans la longueur d'onde de 0,7 à 1,1 µm. Alors que cet appareil était éclairé par une lumière polarisée TM (champ E perpendiculaire à la direction NW), les transmissions à travers le silicium planaire pour le Str.1 (Fig. 2a) sont pour la plupart supérieures à 50%, correspondant à une faible absorption par Si comme attendu. L'ajout d'un réseau Au à la surface plane du silicium, comme le montre la structure Str.2 (Fig. 2b), ne conduit qu'à une réduction de 10 à 20 % de la transmission. Pour la structure du photodétecteur (Str.4) comme illustré sur la figure 2d, les transmissions dans 0,7-0,8 μm sont considérablement améliorées, même au-delà de celles à travers le silicium planaire (la raison doit encore être étudiée). Cependant, la caractéristique la plus frappante est que la transmission et la réflexion (Fig. 2f) dans les longueurs d'onde de 0,825 à 0,875  μm sont considérablement réduites pour 210  nm-H , et l'absorption est bien supérieure à celles des autres structures. L'image physique derrière une telle augmentation de l'absorption peut être interprétée par les modes de résonance dans la cavité Fabry-Pérot formée par les deux métaux en haut et en bas à côté des nanofils de Si. Le champ électrique élevé existant entre les couches supérieure et inférieure d'Au, tel que présenté sur la figure 2h (iii) par la simulation FDTD à 860 nm de la longueur d'onde, représente les modes de résonance des plasmons de surface. On pense que l'absorption de l'énergie de résonance a été convertie pour générer des électrons chauds dans les couches métalliques via la désintégration du plasmon à des rendements élevés. Une caractéristique d'absorption aussi remarquable constitue une base solide pour la nouvelle détection de photo-électrons dans le NIR par le détecteur à barrière Au/Si Schottky conçu. En particulier, la figure 2g montre également qu'un photodétecteur accordé par résonateur présente une absorption sur toute la largeur à mi-hauteur (FWHM) jusqu'à 300  nm.

De plus, pour la détection de polarisation, le réseau métallique sous-longueur d'onde au sommet des nanofils de Si est également un polariseur, convertissant la lumière incidente en TM polarisée. Les caractéristiques de polarisation ont également été étudiées en calculant le spectre d'absorption pour la structure de résonateur conçue sur la figure 2d. La figure 3a présente les spectres d'absorption dépendant de l'angle de 0,7 à 1,1  μm lorsque la hauteur du nanofil (H ) était de 210 nm, où 0° correspond à la polarisation parallèle à y -axe. Le tracé 3D de la longueur d'onde-angle de polarisation-absorption sur la figure 3a indique que l'absorption maximale se produit à la longueur d'onde de 860 nm, ce qui est cohérent avec la position du pic sur la figure 2g. La variation strictement périodique de l'absorption avec l'angle de polarisation sur la figure 3b donne lieu au rapport d'extension (pic/vallée) de ~ 17:1. Pour améliorer encore ce rapport, le profil du réseau doit être optimisé.

Les résultats théoriques pour les propriétés de polarisation du photodétecteur avec le résonateur plasmonique de surface. un La dépendance à la polarisation des spectres d'absorption optique à différents angles de polarisation. L'angle de polarisation 0° a été défini suivant la direction du réseau Au. b Intensité d'absorption dépendante de la polarisation avec des longueurs d'onde incidentes de 860  nm

La figure 4 montre les quatre types de structures fabriquées :le plot de connexion sur un substrat de Si plan avec une fenêtre carrée (Fig. 4a), le réseau Au-Si plan inscrit dans la fenêtre carrée (Fig. 4b), le réseau Au-Si le dispositif NW (Fig. 4c) et le dernier dispositif accordé au résonateur (Fig. 4d), respectivement. Les dimensions globales de la disposition de l'appareil depuis la vue de dessus sont de 200 μm × 100 μm, et la fenêtre carrée mesure 80 μm × 80 μm. En correspondance avec la conception, les lignes et les espaces du réseau Au sont respectivement de 200 nm et 400  nm. Un recuit des dispositifs sous azote gazeux à 350°C pendant 10 min a été entrepris, visant à réduire les défauts de surface sur les nanofils [21, 22].

Micrographies au microscope électronique à balayage (MEB) pour les détecteurs photoélectroniques MS fabriqués. un Str.1 :la vue d'ensemble de l'appareil avec le plot de connexion uniquement. b Str.2 :le réseau Au-plan Si situé à l'intérieur de la fenêtre carrée. c Str.3 :la vue en coupe du dispositif Au réseau Si NW. d Str.4 :la vue en coupe du dispositif finalement fabriqué avec des cavités résonantes

La figure 5a représente le courant-tension (I -V ) courbes tirées des quatre appareils différents sous un éclairement de 16,6 mW/cm 2 à une longueur d'onde de 860  nm, respectivement. Sous la polarisation CC négative de l'électrode supérieure au substrat de silicium, photodétecteur à base de résonateur plasmonique de surface (Str.4) avec 210 nm-H démontre une augmentation du courant d'un ordre de grandeur, qui est le photocourant le plus élevé parmi les quatre dispositifs, malgré le flux de courant dans la polarisation positive coïncident les uns avec les autres. Par rapport au dispositif Au réseau-Si NW (Str. 3), le dispositif à résonateur (Str.4) réalise un courant plus important sous éclairage, ce qui révèle l'existence d'un photo-courant supplémentaire causé par l'architecture de film métallique supplémentaire (Fig. . 1e).

Les résultats de mesure obtenus à partir du détecteur tout silicium fabriqué. un Logarithmique léger I -V courbes sous l'intensité d'éclairage de 16,6 mW/cm 2 . b Logarithmique sombre I -V courbes. c Spectres de réactivité sous le biais de − 2 V et l'intensité lumineuse de 16,6 mW/cm 2 . d Dépendance au biais de la réactivité pour une longueur d'onde de 860  nm sous l'intensité de 16,6  mW/cm 2

Le Je -V les caractéristiques dans l'obscurité sont analysées plus en détail à l'aide du modèle d'émission thermoionique [10, 23]. Le courant d'émission thermoionique est donné par :\( I={AA}^{\ast }{T}^2\exp \left(-\frac{q{\Phi}_B}{kT}\right)\left[ \exp \left(\frac{qV}{nkT}\right)-1\right] \), où A est l'aire de la jonction de contact, A * est la constante de Richardson (≈ 112 A cm −2 K −2 pour Si de type n), T est la température, ΦB est la hauteur de la barrière Schottky, k est la constante de Boltzmann, q est la charge électronique, n est le facteur d'idéalité, et V est la chute de tension aux bornes d'une jonction. Le ΦB et n peut être extrait via l'ajustement linéaire de lg I -V dans la région linéaire de polarisation directe, comme le montre la figure 5b. Le q ΦB et n pour le dispositif accordé par résonateur (Str. 4) s'avèrent être 0,57 ± 0,016 eV et 1,43 ± 0,028 avec un R ajusté 2 de 0,99644, respectivement. Le facteur d'idéalité est proche de 1, ce qui indique que l'émission thermoionique est le principal mécanisme de courant. Le comportement de polarisation inverse (− 2, 0) est illustré dans l'encart de la figure 5b, qui montre le courant d'obscurité le plus faible (~ 27 nA) atteint dans Str.4. Deux facteurs peuvent aider à réduire le courant d'obscurité :l'un est l'augmentation de la résistance des nanofils et l'autre est la diminution de la conductivité, en raison d'une fine couche d'appauvrissement de l'interface entre la couche d'Au de 15 nm d'épaisseur et le silicium.

Il est bien connu que la réactivité (R λ ) est un paramètre critique pour les dispositifs optiques, qui peut être défini comme R λ = Je ph /PS , où Je ph est le photocourant (I Lumière -Je Sombre ), P est l'intensité d'éclairage, S est la zone de détection photoélectronique globale, qui est la zone réelle de toute la disposition mesurée depuis la vue de dessus [12]. Comme présenté sur la figure 5c, le spectre de réactivité du photodétecteur à cavité résonante (Str. 4) montre le maximum de 0,386  A W −1 autour de la longueur d'onde de 860 nm et d'une FWHM de 150  nm sous le biais de − 2 V. Un tel pic de sensibilité est en accord avec l'absorption maximale simulée par la méthode FDTD comme le montre la figure 2g. Ces résultats démontrent à nouveau l'existence d'électrons chauds plasmoniques dans la couche métallique. Les trois autres appareils, cependant, donnent lieu à des responsivités de 0,007 A W −1 , 0,09  A W −1 , et 0,121 A W −1 , respectivement. Plus important encore, aucun pic n'est observé dans toutes les longueurs d'onde de 0,7 à 1,1 µm. De plus, en considérant une réponse de Fowler [20] modifiée par le spectre d'absorption plasmonique S (v ):R (v ) = η i ⋅ S (v ), et \( {\eta}_i\approx {\mathrm{C}}_F\frac{{\left( hv-q{\phi}_B\right)}^2}{hv} \), qui décrit le nombre d'électrons « disponibles » dans la structure avec une énergie suffisante pour surmonter la barrière de potentiel [24,25,26,27]. Sur cette base, l'ajustement des réactivités expérimentales de Str. 4 comme le montre la Fig. 5c par une forme de ligne lorentzienne pour S(v ), une hauteur de barrière Schottky de 0,578 ± 0,0127 eV avec un R ajusté 2 de 0,94611 a été obtenu, ce qui est similaire au 0,57  eV mentionné ci-dessus et indique que le mécanisme de détection principal est l'IPE. Comme avantage supplémentaire, ce photodétecteur à base de résonateur fournit un réglage du photocourant significatif grâce à l'application d'une polarisation négative à l'appareil, offrant un bon contrôle de la réactivité, comme le montre la figure 5d. Il montre également une réactivité considérable de 0,146 A/W à 0 V de biais.

La caractérisation de la propriété de réponse optoélectronique pour le dispositif fabriqué démontre que le photodétecteur conçu est capable de fonctionner dans la région NIR. La comparaison expérimentale de la sensibilité des photoélectrons entre les dispositifs avec et sans résonateur nous fournit une preuve solide de l'absorption résonante de la lumière dans le NIR, conduisant à l'émission de photons internes (IPE) dans les interfaces réseau Au/Si Schottky . Lorsque les porteurs chauds générés gagnent suffisamment d'énergie pour surmonter la barrière de Schottky, un photocourant supplémentaire est collecté par le substrat de silicium. La réactivité mesurée, cependant, est toujours inférieure à la valeur moyenne par rapport aux détecteurs conventionnels. Une amélioration supplémentaire devrait être apportée en réduisant l'épaisseur de la couche d'Au supérieure à 30 nm afin que la plupart des électrons chauds générés puissent diffuser dans le silicium, étant donné que leur longueur diffuse est d'environ  35  nm [16].

La figure 6a présente le I mesuré -V courbes du photodétecteur fabriqué avec les résonateurs (Str.4) comme illustré sur la figure 2d sous diverses intensités d'éclairage à la longueur d'onde de 860  nm. La figure 6b montre le photocourant (I ph ) et la réactivité (R λ ) en fonction de l'intensité lumineuse inférieure à − 2 V. Dans la plage d'intensité lumineuse incidente de 5,2 à 16,6 mW/cm 2 , le photodétecteur montre une réponse linéaire avec un photocourant de 6,05 × 10 −8 à 1,28 × 10 −6 A, correspondant à une réactivité de 0,058 à 0,386 A W −1 . Sur la figure 6b, les carrés pleins sont les données expérimentales et la ligne continue correspond à la loi de puissance simple, I ph = PA θ , où A est une constante, P est l'intensité lumineuse, et le de 1 est un exposant, ce qui confirme que le photocourant est principalement déterminé par la quantité de porteurs photo-générés [28,29,30,31]. La détection de photo-électrons est encore une fois démontrée par le photocourant modifié par la lumière incidente sous forme d'onde carrée, comme le montre la figure 6c, qui montre clairement la dépendance à l'intensité lumineuse.

Les propriétés photoélectroniques du détecteur fabriqué avec le résonateur plasmonique. un Logarithmique I -V courbes du détecteur mesurées dans l'obscurité et sous différentes intensités d'éclairement. b Les courbes de la réactivité changeant avec l'intensité d'éclairage sous le biais de − 2 V. c Réponse I-t des photodétecteurs sous différentes intensités d'éclairage à − 2 V de biais

La sensibilité à la polarisation du réseau Au-Planar Si fabriqué (Fig. 4b), du réseau Au-Si NW (Fig. 4c) et du dispositif à cavité résonante (Fig. 4d) a également été caractérisée à l'aide de la lumière polarisée de 16,6  mW/ cm 2 sous − 2 V de polarisation, comme le montre la figure 7. Les rapports pic/vallée du photocourant de ces trois dispositifs sont respectivement de 5,6, 6,4 et 8,3. Il présente la détection dépendante de la polarisation plus forte par le photodétecteur tout-Si avec la cavité résonante que celle avec la structure à réseau Au-Si NW. De plus, la réponse rapide du photocourant accordé par l'angle de polarisation est présentée sur la figure 7b, démontrant la détection polarimétrique par l'architecture du résonateur 3D fabriqué.

Démonstration expérimentale de la détection polarimétrique par le photodétecteur tout Si fabriqué. un Dépendance de la polarisation du courant photo-électronique. b Réponse photocourante du détecteur MS accordé par résonateur sous 16,6  mW/cm 2 lumière incidente avec différents angles de polarisation mesurée à la polarisation CC de − 2 V. L'angle de polarisation a été marqué avec une flèche noire sur son photocourant correspondant

Conclusions

Combinant un réseau de sous-longueur d'onde en Au sur du silicium à la fois comme masque de gravure et comme polariseur, des nanofils de Si comme matériau détecteur et un résonateur plasmonique formé d'une bicouche de réseaux d'Au, ce travail a proposé avec succès un nouveau photodétecteur basé sur du tout-Si réseau de nanofils avec détection polarimétrique dans les longueurs d'onde NIR. Il a été montré que la réactivité de cet appareil était élevée jusqu'à 0,386 A W −1 au biais DC de - 2 V, ce qui est respectivement comparable et supérieur aux valeurs attendues pour un détecteur IR tout Si. En outre, la détection de la polarisation a également été réalisée et le rapport pic à vallée de 8,3 pour le photocourant sous la lumière polarisée incidente à la longueur d'onde de 860  nm a été observé. La simulation FDTD des performances de l'appareil suggère que la longueur d'onde de détection peut être réglée dans le régime NIR, qui est déterminé par la structure de l'appareil. L'optimisation des dimensions structurelles et des conditions de nano-traitement améliorera sûrement le taux d'extension de manière significative. Les résultats obtenus dans ce travail sont instructifs pour le développement ultérieur de détecteurs de polarisation à base de nanofils entièrement en silicium vers des applications pratiques.

Abréviations

3D :

Tridimensionnel

DC :

Courant continu

EBL :

Lithographie par faisceau d'électrons

FDTD :

Domaine temporel aux différences finies

FWHM :

Pleine largeur à mi-hauteur

IPE :

Effet de photoémission interne

Je -V :

Courant-tension

MS :

Métal-semi-conducteur

NIR :

Proche infrarouge

NW :

Nanofil

PD :

Photodétecteurs

RIE :

Gravure ionique réactive

SEM :

Microscope électronique à balayage


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