Исследования подчеркивают потенциал полевых транзисторов с фотоуправляемыми ребрами

Важные новости

Исследования подчеркивают потенциал полевые транзисторы с фотоуправляемыми ребрами

Схематическая структура фото-FinFET, имеющего ребристый кремниевый канал для переноса носителей, окруженный тонкой пленкой сульфида свинца (PbS), действующей как инфракрасный порт. -чувствительные ворота. Фото: Оптоэлектронная наука (2024 г.). DOI: 10.29026/oes.2024.230046

Инфракрасные детекторы являются основными компонентами систем инфракрасного обнаружения и играют важную роль в таких областях, как ночное видение, дистанционное зондирование и мониторинг здоровья. В этом контексте ключевым направлением исследований становится использование зрелых кремниевых технологий для разработки миниатюрных, высокоинтегрированных и экономичных инфракрасных детекторов.

Однако большая ширина запрещенной зоны кремния не позволяет ему обнаруживать инфракрасный свет. с длиной волны более 1100 нм, что создает препятствия для развития кремниевой технологии инфракрасного обнаружения.

Для решения этой проблемы эффективной и многообещающей стратегией является объединение кремния с материалами, чувствительными к инфракрасному излучению, для создания гибридных фотодетекторов, тем самым расширяя диапазон спектрального отклика устройств на основе кремния. Однако в существующих конструкциях фотодиодов и полевых фототранзисторов традиционная двумерная планарная структура ограничивает эффективность транспортировки фотоносителя и способность модуляции фотонапряжения, что влияет на производительность устройства.

Поэтому исследование и разработка новых архитектур устройств для достижения широкополосного фотоответа и повышения чувствительности имеют решающее значение для развития кремниевой технологии инфракрасного обнаружения.

Теперь исследователи предлагают в Оптоэлектронной науке >, полевой транзистор с фотоуправляемыми ребрами (photo-FinFET).

Конструкция фото-FinFET вдохновлена ​​конструкцией классического микроэлектронного устройства FinFET, которая расширяет управление фотонапряжением из двухмерной плоскости в трехмерное пространство, тем самым реализуя кремниевое инфракрасное обнаружение с высокой чувствительностью и широкополосным фотоответом. /p>

Структурная конструкция фото-FinFET дает два преимущества: (i) она использует гетеропереход PbS-Si для истощения канала, подавляя темновой ток. (ii) Фотонапряжение, генерируемое на границе раздела PbS-Si, может эффективно модулировать канал, что приводит к существенному инфракрасному фотоотклику.

Экспериментальные результаты показывают, что фото-FinFET достигает широкого спектрального отклика от видимого света (635 нм) до коротковолнового инфракрасного диапазона (2700 нм) при комнатной температуре с высокой скоростью отклика (150 мкс). Кроме того, низкий темновой ток позволяет фото-FinFET демонстрировать эквивалентную мощность шума 3,2×10–12 Вт×Гц-1/2 и 2,3×10–11 Вт×Гц-1/2 при длинах волн 1550 и 2700 нм. освещение соответственно.

Конструкция инфракрасного ребристого затвора позволяет фото-FinFET не только преодолеть внутреннее ограничение поглощения света кремния, но также демонстрировать низкий темновой ток и широкополосный инфракрасный фотоответ при комнатной температуре.< /p>

Более того, процесс изготовления прототипа устройства совместим с кремниевыми КМОП-технологиями, что обеспечивает многообещающие методы для разработки недорогих, маломощных и высокочувствительных кремниевых инфракрасных детекторов.< /p>

Дополнительная информация: Цзиньтао Фу и др., Полевые транзисторы с фотоуправляемыми ребрами, Оптоэлектронная наука (2024). . DOI: 10.29026/oes.2024.230046

Предоставлено Compuscript Ltd

Новости сегодня

Последние новости