Fotodetectores todo-Si con cavidad resonante para detección polarimétrica en el infrarrojo cercano

Resumen

Este trabajo desarrolló un fotodetector todo-Si con un resonador plasmónico de superficie formado por una rejilla de Au de sub-longitud de onda en la parte superior de una matriz de nanocables de Si y la misma al lado de los cables. La interfaz Au / Si con una barrera Schottky permite la detección de fotoelectrones en la longitud de onda del infrarrojo cercano basándose en la emisión interna de electrones calientes generados por los plasmones superficiales en la cavidad. Mientras tanto, la rejilla de sub-longitud de onda de Au en la matriz de nanocables de Si actúa como un polarizador para la detección polarimétrica. En el diseño del novedoso dispositivo se aplicó el método de diferencia finita en el dominio del tiempo y se llevó a cabo una nanofabricación de última generación basada en la litografía por haz de electrones. La caracterización de las propiedades fotoelectrónicas, así como la detección polarimétrica, demuestran que los detectores fabricados en el sustrato de silicio poseen grandes perspectivas para la tecnología de detección en todo-Si.

Antecedentes

Con los rápidos avances en la comunicación óptica, existe una necesidad creciente de desarrollar fotodetectores polarimétricos (PD) en la longitud de onda del infrarrojo cercano (NIR) a bajo costo. Aunque los compuestos III-V como GaAs / InGaAs y los II-VI como TeCdHg han sido la opción más exitosa para los PD en las últimas décadas debido a sus coeficientes de absorción relativamente grandes [1, 2, 3, 4, 5], el la complejidad en el crecimiento y el alto costo de fabricación son siempre el mayor problema para las aplicaciones generales. Especialmente, todavía queda un largo camino por recorrer antes de que los PD en III-V y II-VI realicen la detección polarimétrica. Siendo el material principal de la industria de los semiconductores, el silicio ha surgido como dispositivos optoelectrónicos en los últimos años debido a sus distintas propiedades ópticas y eléctricas [6,7,8], proceso bien establecido y alta compatibilidad con la tecnología CMOS desarrollada [9] . Además, los logros recientes en la fotónica de silicio [10, 11] ofrecen una vía prometedora para realizar la nueva forma de DP mediante la integración de detectores de nanocables de Si [12, 13] con estructuras fotónicas para nuevas aplicaciones como la detección polarimétrica.

Basado en nuestro éxito anterior en el desarrollo de PDs basados en nanocables de Si (Si NW) [12], este documento propone además una nueva forma de fotodetectores totalmente de Si mediante la integración de rejillas metálicas de sublongitud de onda con nanocables de silicio para lograr la detección polarimétrica en el infrarrojo cercano (NIR ) longitudes de onda. Para cumplir con esta tarea, es necesario resolver los siguientes tres problemas. En primer lugar, los PD convencionales basados en nanocables de Si funcionan en longitudes de onda visibles (0,4-0,7 μm), por lo que es esencial llevar los detectores de nanocables de Si al régimen NIR [13, 14]. En segundo lugar, es necesario incorporar un polarizador óptico miniaturizado en el detector para la detección polarimétrica. En tercer lugar, debido al bajo coeficiente de absorción de Si en NIR, se desea una estructura de recolección de luz para mejorar la capacidad de respuesta. Para cumplir con todos estos requisitos, este trabajo ha desarrollado una novedosa estructura de dispositivo en silicio, que se compone de rejilla metálica de sublongitud de onda a modo de polarizador, matriz de nanocables de silicio con cierta altura para captación de luz, y finalmente, un resonador plasmónico de superficie para selección de longitud de onda y para la emisión y difusión de electrones calientes [15,16,17,18,19,20] sobre la barrera de Schottky en la interfaz Au / silicio para generar una fotocorriente adicional bajo iluminación. Esta estrategia basada en cavidades resonantes no solo extiende el borde de la banda de Si al régimen de IR, sino que también amplía el ancho de banda de la fotorrespuesta con detección sensible a la polarización. Este documento informa sobre nuestro progreso reciente para abordar todos estos problemas.

Métodos / Experimental

Diseño de los detectores de polarización All-Si

La figura 1a es el diagrama esquemático del dispositivo. Matrices de nanocables de Si con un paso de 400 nm y alturas ( H ) de 100 nm a 300 nm se fabricaron sobre un sustrato de silicio ligeramente dopado de tipo n (500 μm de espesor, 1–10 Ω cm) mediante un proceso de grabado en seco convencional. Se estableció una barrera de Schottky en la interfaz de rejilla metálica-semiconductor (MS). La Figura 1b muestra un resonador plasmónico de superficie entre la capa metálica superior e inferior, que rodea al Si NW.

Diagrama esquemático del fotodetector MS sintonizado por resonador en silicio y su principio fotoelectrónico. un , b El diagrama del detector. c , d La banda de energía para la unión MS simple bajo iluminación IR con y sin polarización de CC. e El diagrama que muestra la emisión interna de electrones calientes de los plasmones superficiales

Las figuras 1c yd son los diagramas para la curvatura de la banda en Si cerca de la interfaz MS bajo iluminación sin o con polarización de CC, respectivamente. Los optoelectrones se generaron solo cuando la energía de los fotones satisface hν > E _g , donde h es la constante de Planck y E _g es la banda prohibida de Si, correspondiente a la detección en longitudes de onda visibles. Sin embargo, como se muestra en la Fig. 1e, los electrones calientes generados a través del efecto de fotoemisión interna (IPE) [10, 11, 15] por los plasmones superficiales en la capa metálica pueden difundirse al sustrato de Si y fluir sobre la barrera de Schottky como la foto adicional -corriente, habilitando la detección en NIR. Además, en este escenario, la rejilla de Au de sublongitud de onda en la parte superior del nanocable actúa como un polarizador y también como un resonador que ajusta las longitudes de onda de detección, determinadas por las dimensiones de la estructura.

Simulaciones FDTD

Con el fin de optimizar la estructura del dispositivo para la detección polarimétrica con alta eficiencia cuántica en longitudes de onda NIR, se llevó a cabo sistemáticamente un estudio de simulación de dominio de tiempo de diferencia finita 3D (FDTD) utilizando el paquete de software Lumerical. En la simulación, la condición de frontera periódica a lo largo de x y y y capas perfectamente combinadas a lo largo de la z se adoptaron la dirección. Una onda plana con el modo TM en paralelo a la x -eje, que actúa como fuente de estimulación óptica, propagado a lo largo de la dirección z. El grosor, el ancho y el paso de la rejilla de Au se establecen en 85 nm, 200 nm y 400 nm, respectivamente. Se colocó un monitor de reflexión en la parte superior de la región de simulación y se colocó un monitor de transmisión en la parte inferior del sustrato de Si. Los espectros de absorción óptica del dispositivo se obtuvieron a partir de la reflexión medida ( R ) y transmisión ( T ), usando A =1- R - T .

Fabricación de dispositivos

La nanofabricación del fotodetector de metal / semiconductor tal como se diseñó se llevó a cabo utilizando un proceso basado en la litografía por haz de electrones. En el silicio de tipo n (1–10 Ω cm, orientación <100>), primero se revistió por centrifugación un PMMA de 300 nm de espesor suministrado por Micro-Chem Ltd., seguido de un horneado suave en una placa caliente durante 12 min a 180ºC. Después de la exposición al haz de electrones por el escritor de haz de JEOL 6300FS, la resistencia expuesta se desarrolló en una solución de MIBK / IPA (1:3) a 23 ° C durante 60 s, finalizada con un enjuague minucioso en solución de IPA durante 15 s. Se aplicó un grabado en húmedo en HF tamponado al 2% para eliminar el óxido nativo del silicio. Las muestras se transfirieron inmediatamente a un evaporador térmico para la deposición de Cr de 2 nm / Au de 70 nm. El Cr de 2 nm es crucial para determinar la altura de la barrera Schottky y adherir las rejillas de Au al silicio. A continuación, se eliminó el material no deseado mediante despegue en acetona a 60 ° C. Finalmente, la muestra se enjuagó con abundante isopropanol y se secó con N ₂ comprimido. . En esta etapa, se formó una gran almohadilla de unión con una ventana cuadrada. Luego, el electrodo superior que aparece como una rejilla de sublongitud de onda en Cr / Au se colocó en la ventana cuadrada y se conectó con la almohadilla, utilizando la técnica de registro, mediante el mismo proceso que se describe anteriormente. Usando la estructura metálica estampada como máscara de grabado, se llevó a cabo un grabado de iones reactivos (RIE) en plasma a base de flúor en un grabador Samco para formar nanocables de Si. Finalmente, se depositó una película de Au de 15 nm sobre todo el dispositivo para formar una cavidad resonante, como se ilustra en la Fig. 1b.

Caracterización fotoeléctrica

Las propiedades fotoelectrónicas de los detectores fabricados se caracterizaron sistemáticamente en la longitud de onda de 0,7-1,1 μm utilizando una configuración de respuesta optoelectrónica convencional. La fuente de luz se calibró con un medidor de potencia, suministrado por OPM 35S Ltd.

Resultados y discusión

Las Figuras 2a – d representan esquemáticamente la sección transversal 2D de la estructura del dispositivo. Para entender el mecanismo de trabajo, cuatro tipos de estructuras de dispositivos, una superficie plana de Si rodeada por una almohadilla de unión sobre un sustrato de Si (Estr. 1 en la Fig. 2a), una rejilla de Au en la superficie de Si (Estr. 2 en la Fig. 2b) , una rejilla de Au seguida de 210 nm- H Se compararon Si NW (Str.3 en Fig. 2c), y un dispositivo sintonizado por resonador (Str.4 en Fig. 2d). Los espectros simulados para la transmisión, reflexión y absorción se muestran en la Fig. 2e – g, respectivamente. Se calcularon las distribuciones del campo eléctrico en el dispositivo con la altura Si NW de 210 nm para la luz a la longitud de onda de 860 nm. La Figura 2h (i – iii) muestra los resultados para el dispositivo Str.2, Str.3 y Str.4 respectivamente.

Los diagramas de los cuatro dispositivos investigados en este trabajo y los resultados de la simulación FDTD de los dispositivos. un Estructura 1:el sustrato plano de Si. ( b ) Str. 2:la rejilla de Au en la parte superior del sustrato de Si. ( c ) Str. 3:la rejilla de Au en la parte superior de la matriz Si NW. ( d ) Str.4:el detector completamente fabricado con la rejilla de Au en la parte superior e inferior de la matriz Si NW. e - g Los resultados de la simulación para los espectros de transmisión, reflexión y absorción a través de las cuatro estructuras, respectivamente. h Los resultados de la simulación para las distribuciones del campo eléctrico en las tres estructuras como se muestra en b , c y d , respectivamente, y la longitud de onda de la luz incidente es de 860 nm

Los resultados de la simulación presentados en la Fig. 2e yg representan una imagen extremadamente interesante del proceso de transmisión / absorción de luz en el fotodetector propuesto en la longitud de onda de 0,7-1,1 μm. Si bien este dispositivo fue iluminado por luz polarizada TM (campo E perpendicular a la dirección NW), las transmisiones a través del silicio plano para el Str.1 (Fig. 2a) es mayormente por encima del 50%, lo que corresponde a una baja absorción por Si como previsto. La adición de una rejilla de Au a la superficie plana de silicio, como se muestra en la estructura Str.2 (Fig. 2b), solo conduce a una reducción del 10-20% en la transmisión. Para la estructura del fotodetector (Estr. 4) como se ilustra en la Fig. 2d, las transmisiones en 0.7–0.8 μm se mejoran significativamente, incluso más allá de aquellas a través del silicio plano (la razón aún debe investigarse). Sin embargo, la característica más llamativa es que la transmisión y la reflexión (Fig. 2f) en las longitudes de onda de 0,825 a 0,875 μm se reducen considerablemente para 210 nm- H , y la absorción se dispara muy por encima de las de las otras estructuras. La imagen física detrás de tal aumento en la absorción puede ser interpretada por los modos resonantes en la cavidad de Fabry-Perot formada por los dos metales en la parte superior e inferior al lado de los nanocables de Si. El alto campo eléctrico existente entre las capas superior e inferior de Au, como se presenta en la Fig. 2h (iii) por la simulación FDTD a 860 nm de la longitud de onda, representa los modos resonantes de los plasmones superficiales. Se cree que la absorción de la energía resonante se convirtió para generar electrones calientes en las capas metálicas mediante la desintegración del plasmón con altas eficiencias. Una característica de absorción tan notable sienta una base sólida para la nueva detección de fotoelectrones en NIR por el detector de barrera diseñado Au / Si Schottky. Especialmente, la Fig. 2g también muestra que un fotodetector sintonizado por resonador exhibe una absorción con ancho completo a la mitad del máximo (FWHM) hasta 300 nm.

Además, para la detección de polarización, la rejilla metálica de sub-longitud de onda en la parte superior de los nanocables de Si también es un polarizador, convirtiendo la luz incidente en TM polarizada. Las características de polarización también se estudiaron calculando el espectro de absorción para la estructura de resonador diseñada en la Fig. 2d. La Figura 3a presenta los espectros de absorción dependientes del ángulo en 0,7-1,1 μm cuando la altura del nanocable ( H ) fue de 210 nm, donde 0 ° corresponde a la polarización en paralelo a y -eje. El gráfico 3D de la absorción del ángulo de polarización de la longitud de onda en la Fig. 3a indica que la absorción máxima ocurre a la longitud de onda de 860 nm, que es consistente con la posición del pico en la Fig. 2g. La variación estrictamente periódica de la absorción con el ángulo de polarización en la Fig. 3b da lugar a la relación de extensión (pico / valle) de ~ 17:1. Para mejorar aún más esta relación, es necesario optimizar el perfil de la rejilla.

Los resultados teóricos de las propiedades de polarización del fotodetector con el resonador plasmónico de superficie. un La dependencia de la polarización de los espectros de absorción óptica en diferentes ángulos de polarización. El ángulo de polarización de 0 ° se definió a lo largo de la dirección de la rejilla de Au. b Intensidad de absorción dependiente de la polarización con longitudes de onda incidentes de 860 nm

La Figura 4 muestra los cuatro tipos de estructuras fabricadas:la almohadilla de unión sobre un sustrato de Si planar con una ventana cuadrada (Fig. 4a), el Si rejilla-planar de Au registrado en la ventana cuadrada (Figura 4b), el Si rejilla de Au Dispositivo NW (Fig. 4c) y el dispositivo sintonizado por resonador final (Fig. 4d), respectivamente. Las dimensiones generales del diseño del dispositivo desde la vista superior son 200 μm × 100 μm, y la ventana cuadrada mide 80 μm × 80 μm. En correspondencia con el diseño, las líneas y los espacios de la red de Au son 200 nm y 400 nm, respectivamente. Se llevó a cabo el recocido de los dispositivos en gas nitrógeno a 350 ° C durante 10 minutos, con el objetivo de reducir los defectos superficiales de los nanocables [21, 22].

Micrografías por microscopio electrónico de barrido (SEM) para los detectores de fotoelectrones MS fabricados. un Str.1:la descripción general del dispositivo con la almohadilla de unión solamente. b Estructura 2:el Si plano-rejilla de Au ubicado dentro de la ventana cuadrada. c Estructura 3:vista en sección transversal del dispositivo Au rejilla-Si NW. d Str.4:la vista en sección transversal del dispositivo finalmente fabricado con cavidades resonantes

La Figura 5a muestra la corriente-voltaje ( I - V ) curvas tomadas de los cuatro dispositivos diferentes bajo iluminación de 16,6 mW / cm ² a 860 nm de longitud de onda, respectivamente. Bajo la polarización de CC negativa desde el electrodo superior al sustrato de silicio, fotodetector basado en resonador plasmónico de superficie (Str.4) con 210 nm- H demuestra un aumento de la corriente en un orden de magnitud, que es la fotocorriente más alta entre los cuatro dispositivos, a pesar de que el flujo de corriente en el sesgo positivo coincide entre sí. En comparación con el dispositivo Au rejilla-Si NW (Estructura 3), el dispositivo sintonizado por resonador (Estructura 4) realiza una corriente mayor bajo iluminación, lo que revela la existencia de una fotocorriente adicional causada por la arquitectura de película metálica adicional (Fig. . 1e).

Los resultados de la medición obtenidos del detector fabricado íntegramente de silicio. un Ligero logarítmico I - V curvas bajo la intensidad de iluminación de 16,6 mW / cm ² . b Logarítmico oscuro I - V curvas. c Espectros de receptividad bajo el sesgo de - 2 V y la intensidad de luz de 16,6 mW / cm ² . d Dependencia del sesgo de la capacidad de respuesta para una longitud de onda de 860 nm con una intensidad de 16,6 mW / cm ²

El yo - V Las características en la oscuridad se analizan en mayor profundidad utilizando el modelo de emisión termoiónica [10, 23]. La corriente de emisión termoiónica viene dada por:\ (I ={AA} ^ {\ ast} {T} ^ 2 \ exp \ left (- \ frac {q {\ Phi} _B} {kT} \ right) \ left [ \ exp \ left (\ frac {qV} {nkT} \ right) -1 \ right] \), donde A es el área de la unión de contacto, A * es la constante de Richardson (≈ 112 A cm ⁻² K ⁻² para Si de tipo n), T es la temperatura, Φ _B es la altura de la barrera de Schottky, k es la constante de Boltzmann, q es la carga electrónica, n es el factor de idealidad, y V es la caída de voltaje en una unión. La Φ _B y n se puede extraer mediante un ajuste lineal de lg I - V en la región lineal de polarización directa, como se muestra en la Fig. 5b. El q Φ _B y n para el dispositivo sintonizado por resonador (Str. 4) se encuentran en 0.57 ± 0.016 eV y 1.43 ± 0.028 con un R ajustado ² de 0,99644, respectivamente. El factor de idealidad se cierra a 1, lo que indica que la emisión termoiónica es el principal mecanismo de corriente. El comportamiento de polarización inversa (-2, 0) se muestra en el recuadro de la Fig. 5b, que muestra la corriente oscura más baja (~ 27 nA) lograda en la Estructura 4. Dos factores pueden ayudar a reducir la corriente oscura:uno es el aumento de la resistencia de los nanocables y el otro es la disminución de la conductividad, debido a una capa delgada de agotamiento de la interfaz entre la capa de Au de 15 nm de espesor y el silicio.

Es bien sabido que la responsividad ( R _λ ) es un parámetro crítico para los dispositivos ópticos, que se puede definir como R _λ = yo _ph / PD , donde yo _ph es la fotocorriente ( I _Ligero - yo _Oscuro ), P es la intensidad de la iluminación, S es el área de detección fotoelectrónica general, que es el área real de todo el diseño medido desde la vista superior [12]. Como se presenta en la Fig. 5c, el espectro de respuesta del fotodetector basado en la cavidad resonante (Estructura 4) muestra el máximo de 0.386 A W ⁻¹ alrededor de la longitud de onda de 860 nm y una FWHM de 150 nm bajo el sesgo de -2 V. Tal capacidad de respuesta pico concuerda con la absorción máxima simulada por el método FDTD como se muestra en la Fig. 2g. Estos resultados demuestran nuevamente la existencia de electrones plasmónicos calientes en la capa metálica. Los otros tres dispositivos, sin embargo, dan lugar a respuestas de 0,007 A W ⁻¹ , 0,09 A W ⁻¹ y 0,121 A W ⁻¹ , respectivamente. Más importante aún, no se observa ningún pico a lo largo de las longitudes de onda en 0,7-1,1 μm en lo que respecta. Además, considerando una respuesta de Fowler [20] modificada por el espectro de absorción de plasmón S ( v ): R ( v ) = η _i ⋅ S ( v ) y \ ({\ eta} _i \ approx {\ mathrm {C}} _ F \ frac {{\ left (hv-q {\ phi} _B \ right)} ^ 2} {hv} \), que describe el número de electrones "disponibles" en la estructura con energía suficiente para superar la barrera de potencial [24,25,26,27]. Basado en esto, ajustando las responsividades experimentales de Str. 4 como se muestra en la Fig. 5c mediante una forma de línea de Lorentz para S ( v ), una altura de barrera de Schottky de 0,578 ± 0,0127 eV con un R ajustado ² de 0,94611, que es similar al 0,57 eV antes mencionado e indica que el principal mecanismo de detección es IPE. Como beneficio adicional, este fotodetector basado en resonador proporciona un ajuste de fotocorriente significativo mediante la aplicación de un sesgo negativo al dispositivo, ofreciendo un buen control de la capacidad de respuesta, como se muestra en la Fig. 5d. También muestra una capacidad de respuesta considerable de 0,146 A / W con polarización de 0 V.

La caracterización de la propiedad de respuesta de optoelectrones para el dispositivo fabricado demuestra que el fotodetector diseñado es capaz de trabajar en la región NIR. La comparación experimental de la capacidad de respuesta fotoelectrónica entre los dispositivos con y sin resonador nos proporciona una fuerte evidencia de la absorción resonante de la luz en NIR, lo que conduce a la emisión de fotones internos (IPE) en las interfaces Au rejilla / Si Schottky. . Cuando los portadores calientes generados obtienen suficiente energía para superar la barrera de Schottky, el sustrato de silicio recoge la fotocorriente adicional. Sin embargo, la capacidad de respuesta medida sigue estando por debajo del valor medio en comparación con los detectores convencionales. Se deben realizar más mejoras reduciendo el espesor de la capa superior de Au a 30 nm para que la mayoría de los electrones calientes generados puedan difundirse en el silicio, considerando que la longitud difusa de ellos es ~ 35 nm [16].

La figura 6a presenta el I medido - V curvas del fotodetector fabricado con los resonadores (Estructura 4) como se ilustra en la Fig. 2d bajo varias intensidades de iluminación a la longitud de onda de 860 nm. La Figura 6b muestra la fotocorriente ( I _ph ) y capacidad de respuesta ( R _λ ) en función de la intensidad de la luz por debajo de - 2 V. Dentro del rango de intensidad de la luz incidente de 5,2 a 16,6 mW / cm ² , el fotodetector muestra una respuesta lineal con fotocorriente de 6,05 × 10 ⁻⁸ a 1,28 × 10 ⁻⁶ A, correspondiente a la capacidad de respuesta de 0,058 a 0,386 A W ⁻¹ . En la Fig. 6b, los cuadrados sólidos son los datos experimentales y la línea sólida se ajusta a la ley de potencia simple, I _ph = AP ^θ , donde A es una constante, P es la intensidad de la luz, y el θ de 1 es un exponente, lo que confirma que la fotocorriente está determinada principalmente por la cantidad de portadores fotogenerados [28,29,30,31]. La detección de fotoelectrones se demuestra una vez más por la fotocorriente modificada por la luz incidente en forma de onda cuadrada, como se muestra en la Fig. 6c, que muestra una clara dependencia de la intensidad de la luz.

Las propiedades de los fotoelectrones del detector fabricado con el resonador plasmónico. un I logarítmico - V curvas del detector medidas en la oscuridad y bajo diferentes intensidades de iluminación. b Las curvas de la capacidad de respuesta cambian con la intensidad de la iluminación bajo el sesgo de - 2 V. c Respuesta I-t de los fotodetectores bajo diferentes intensidades de iluminación a - 2 V de sesgo

La sensibilidad de polarización de la rejilla de Au fabricada-Planar Si (Fig. 4b), la rejilla de Au-Si NW (Fig. 4c) y el dispositivo sintonizado por cavidad resonante (Fig. 4d) también se caracterizó utilizando la luz polarizada de 16,6 mW / cm ² polarización por debajo de - 2 V, como se presenta en la Fig. 7. Las relaciones pico a valle de fotocorriente de estos tres dispositivos son 5.6, 6.4 y 8.3, respectivamente. Muestra la detección dependiente de la polarización más fuerte por el fotodetector todo-Si con la cavidad resonante que con la estructura Au rejilla-Si NW. Además, la rápida respuesta de la fotocorriente sintonizada por el ángulo de polarización se presenta en la Fig. 7b, lo que demuestra la detección polarimétrica mediante la arquitectura de resonador 3D fabricada.

Demostración experimental de detección polarimétrica mediante el fotodetector fabricado de todo Si. un Dependencia de la polarización de la corriente fotoelectrónica. b Respuesta de fotocorriente del detector MS sintonizado por resonador por debajo de los 16,6 mW / cm ² luz incidente con diferentes ángulos de polarización medidos con la polarización de CC de - 2 V. El ángulo de polarización se marcó con una flecha negra en su correspondiente fotocorriente

Conclusiones

Combinando una rejilla de sub-longitud de onda en Au sobre silicio como máscara de grabado y polarizador, nanocables de Si como material detector y un resonador plasmónico formado por una bicapa de rejillas de Au, este trabajo propuso con éxito un nuevo fotodetector basado en todo-Si. Matriz de nanocables con detección polarimétrica en longitudes de onda NIR. Se demostró que la capacidad de respuesta de este dispositivo era alta hasta 0.386 A W ⁻¹ con la polarización de CC de -2 V, que es respectivamente comparable y mayor que los valores esperados para un detector IR todo Si. Además, también se logró la detección de polarización y se observó la relación pico a valle de 8,3 para la fotocorriente bajo la luz polarizada incidente a la longitud de onda de 860 nm. La simulación FDTD del rendimiento del dispositivo sugiere que la longitud de onda de detección se puede sintonizar en el régimen NIR, que está determinado por la estructura del dispositivo. La optimización tanto de las dimensiones estructurales como de las condiciones de nanoprocesamiento seguramente mejorará significativamente la relación de extensión. Los resultados obtenidos en este trabajo son instructivos para un mayor desarrollo de detectores de polarización basados exclusivamente en nanocables de Si hacia aplicaciones prácticas.

Abreviaturas

3D:: Tridimensional
DC:: Corriente continua
EBL:: Litografía por haz de electrones
FDTD:: Dominio del tiempo de diferencia finita
FWHM:: Ancho completo a la mitad del máximo
IPE:: Efecto de fotoemisión interna
I - V :: Corriente-voltaje
MS:: Semiconductor de metal
NIR:: Infrarrojo cercano
NW:: Nanocable
PD:: Fotodetectores
RIE:: Grabado de iones reactivos
SEM:: Microscopio electrónico de barrido

Rendimiento de recuperación de diodos de barrera Schottky GaN verticales dopados con Ge Transistor semiconductor de óxido metálico de doble difusión lateral de resistencia específica ultrabaja con doble puerta mejorada y capa parcialmente enterrada en P

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