Plasmonically enhanced silicon infrared schottky detector

Yakın kızılötesi fotonik teknolojilerinin geleceği tamamen Silikon tabanlı çözümlerle olacaktır. Günümüzde, III-V grubu bileşikler ve özellikle de InGaAs tabanlı algılayıcılar yakın kızılötesi algılamada en çok kullanılan, en gelişmiş aygıtlardır. Yüksek verimliliklerine rağmen oturmuş Si CMOS teknolojisiyle tümleşiminin pahalı olması, bileşik yarıiletken aygıt teknolojilerinin pazar gelişimini engellemektedir. Diğer taraftan, Silikon doğada en çok bulunan ikinci elementtir ve Bütünleyici Metal-Oksit-Yarıiletken (CMOS) teknolojilerinin ana malzemesini oluşturmaktadır. Si tabanlı optoelektronik aygıtlar yüksek (~1.12 eV) yasak bant enerjileri nedeniyle yakın kızılötesi dalgaboylarında kördür ve kızılötesi ışığı verimli bir şekilde emememektedir. Fakat, Silikon tabanlı Schottky fotoalgılayıcılar metal ve yarıiletken arayüzündeki emme mekanizması sayesinde diyotlar en çok araştırılmış bağlantı aygıtlarındandır. Schottky diyotlar yüksek hızları sebebiyle çok ilgi görmüştür. Potansiyel yüksek frekans uygulamaları ve kolay tümleşim özellikleri Schottky aygıtları CMOS uyumlu yakın kızılötesi fotonik için güçlü bir aday yapmaktadır. Eğer yakın kızılötesi verimlilikleri arttırılabilirse. Silikon tabanlı Schottky fotoalgılayıcılar bud alga boyları için umut vaad eden bir aday olabilirler. Biz bu çalışmada Silikon tabanlı Schottky fotoalgılayıcılarının yakın kızılötesi dalgaboylarındaki verimliliklerini arttırma kızılötesi dalgaboylarında adına plazmonik ızgara dizaynı, üretimi ve karakterizasyonu yaptık. Dizaynlarımız konvansiyonel telekomünikasyon C bandı (1530 nm- 1650 nm) için optimize edildi. Ayrıca tabakalar arası dielektrik tabakasının ve metal tabakasının plazmonik alanlara etkileri çalışıldı. Atomik düzeyde kaplamayla Alumina (Al2O3) metal ve yarıiletken arasına kaplandı. Mikro ve nano ölçeklerde üretilen fotoalgılayıcı aygıtlar düşük karanlık akım ( ~21 mA/cm2 ve -3 V) ve yüksek duyarlılık (~83 mA/W, 1560 nm ve -3V) değerleri gösterdiler. Plazmonik ızgaralar amaçlanan dalgaboylarında iki kattan fazla duyarlılık artışı sağladılar.