Моделювання багатошарової високотехнологічної плівки для фотодетектора інфрачервоного діапазону (3.5-5.0 мкм)

Р.Л. Політанський; І.Т. Когут; М.В. Вісьтак; З.М. Микитюк; О. Шимчишин; І. Дісковський

doi:10.15330/pcss.25.4.757-763

Автор(и)

Р.Л. Політанський Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича, Чернівці, Україна
І.Т. Когут Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна
М.В. Вісьтак Львівський національний медичний університет імені Данила Галийького, Львів, Україна
З.М. Микитюк Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
О. Шимчишин Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
І. Дісковський Львівський національний медичний університет імені Данила Галийького, Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.25.4.757-763

Ключові слова:

хвильова інтерференція, матричний метод, інфрачервоний датчик, інфрачервоний світлодіод

Анотація

У роботі проведене дослідження властивостей антивідбиваючої плівки для фотодетектора, виготовленого із антимоніду індію (InSb), налаштованого на пропускання у інфрачервоному діапазоні (3.5-5.0 мкм), що співпадає з піком поглинання вуглекислого газу (СО₂). Плівка являє собою чотиришарове покриття, утворене такими матеріалами: діоксид кремнію (SiO₂), монооксид кремнію (SiO), субоксид кремнію(SiO_1<x<2) та кремній (Si), які розміщені у порядку збільшення показника заломлення: 1.45, 1.9, 2.6 і 3.2. Таким чином плівка забезпечує зростання показника заломлення від 1 до значення, наближеного до показника заломлення активного матеріалу фотодіода (4.0). За допомогою матричного методу проведене обчислення комплексного коефіцієнту відбивання світла для перпендикулярної та паралельної поляризації у діапазоні довжини хвилі та кутів падіння на поверхню плівки, що відповідають характеристикам сенсора інфрачервоного випромінювання. Діапазон кутів вибраний на основі геометричних характеристик інфрачервоного недисперсійного сенсора AK9710ADF01, розробленого компанією Asahi Kasei. Спектральний склад світла визначений за характеристиками інфрачервоного світодіода серії L15895, виготовленого компанією Hamamatsu. В результаті проведених досліджень підібрано оптимальні значення товщин шарів, які забезпечують коефіцієнт відбивання 22% для неполяризованого випромінювання, що порівняно із значеннями, які властиві сучасним фотоприймачам інфрачервоного діапазону.

Посилання

R.L. Politanskyi, M.V. Vistak, G.I. Barylo, A.S. Andrushchak. Simulation of anti-reflecting dielectric films by the interference matrix method,Opt Mater, 102, 109782 (2020); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.109782.

E. Zäll, M. Järn, S. Karlsson, H. Tryggeson, M. Tuominen, M. Sundin, T. Wågberg, Aerosol-Based Deposition of Broadband Antireflective Silica Coating with Closed Mesoporous Structure, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 250, 112078 (2023); https://doi.org/10.1016/j.solmat.2022.112078.

Z.D. Shui, S. Wang, Z. Yang, D. Wang, B.Z. Tian, S. Luo, Z.Wang, L. Yang, Polarization-sensitive self-powered tellurium microwire near-infrared photodetector, Appl. Phys. Lett., 122, 101902 (2023); https://doi.org/10.1063/5.0142575.

L. Wang, J. Zhang, S. Zhang, E. Song. Self-powered photodetectors based on Er-doped MoS2 for NIR photo-communication and laser calibration, Appl. Phys. Lett., 122, 251104 (2023); https://doi.org/10.1063/5.0151055.

L. Ottaviano, D. Mastrippolito, The future ahead gas sensing with two-dimensional materials, Appl. Phys. Lett., 123, 050502 (2023); https://doi.org//10.1063/5.0164342.

X. Hu, K. Liu, Y. Cai, S.Q. Zang, T. Zhai. 2D Oxides for Electronics and Optoelectronics, Small Sci., 2, 2200008 (2022); https://doi.org/10.1002/smsc.202200008.

F. Xie, M. Ren, W. Wu, W. Cai, J. Xu. Chiral metasurface refractive index sensor with a large figure of merit, Appl. Phys. Lett., 122, 071701 (2023); https://doi.org/10.1063/5.0135657.

Y.Y. Sun, C.A. Yang, Dn. Zeng, G. Wang, Q.X. Jia, C. Guo, Y. Lv., Z. Jiang, X. Han, D. Jiang, Z.C. Niu. Broadband antireflection coating for the near-infrared InAs/GaSb Type-II superlattices photodetectors by lift-off process, Proc. of SPIE., 10826, 108261Z-1 (2023); https://doi.org/10.1117/12.2509181. assignee. Wideban

I. Kasai, H.L. Hettich, S.L. Lawrence, J.E. Randolph, S.L. Obispo, inventors; Santa Barbara Research Center, d ant-reflection coating for indium antimonide photodetector device and method of forming the same. US patent 934, 146 (1992, Aug 21).

Web-source: https://www.hamamatsu.com/content/dam/hamamatsuphotonics/sites/documents/99_SALES_

LIBRARY/ssd/l15893_series_etc_kled1085e.pdf.

https://www.akm.com/eu/en/products/co2-sensor/lineup-co2-sensor/sensor-element/ak9710adf01/.

B. S. Dzundza, I.T. Kohut, V.I. Holota, L.V. Turovska, M.V. Deichakivskyi, Principles of construction of hybrid microsystems for biomedical applications, Physics and Chemistry of Solid State, 23(4), 776 (2022); https://doi.org/10.15407/fm30.02.303.