ການເປີດເຜີຍໂຄງສ້າງຂອງແຖບເລເຊີ: “ເຄື່ອງຈັກອາເຣຈຸນລະພາກ” ທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງເລເຊີພະລັງງານສູງ

ໃນຂົງເຂດເລເຊີພະລັງງານສູງ, ແຖບເລເຊີແມ່ນອົງປະກອບຫຼັກທີ່ຂາດບໍ່ໄດ້. ພວກມັນບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນຫົວໜ່ວຍພື້ນຖານຂອງຜົນຜະລິດພະລັງງານເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ພວກມັນຍັງສະແດງເຖິງຄວາມແມ່ນຍຳ ແລະ ການເຊື່ອມໂຍງຂອງວິສະວະກຳອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ທັນສະໄໝ.—ເຮັດໃຫ້ພວກມັນໄດ້ຮັບຊື່ຫຼິ້ນວ່າ: "ເຄື່ອງຈັກ" ຂອງລະບົບເລເຊີ. ແຕ່ໂຄງສ້າງຂອງແຖບເລເຊີແມ່ນຫຍັງແທ້, ແລະມັນສົ່ງຜົນຜະລິດຫຼາຍສິບ ຫຼື ແມ່ນແຕ່ຫຼາຍຮ້ອຍວັດໄດ້ແນວໃດຈາກຂະໜາດພຽງແຕ່ສອງສາມມິນລີແມັດ? ບົດຄວາມນີ້ສຳຫຼວດຄວາມລັບດ້ານສະຖາປັດຕະຍະກຳພາຍໃນ ແລະ ວິສະວະກຳທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງແຖບເລເຊີ.

1. ແຖບເລເຊີແມ່ນຫຍັງ?

ແຖບເລເຊີແມ່ນອຸປະກອນປ່ອຍແສງພະລັງງານສູງທີ່ປະກອບດ້ວຍຊິບໄດໂອດເລເຊີຫຼາຍອັນທີ່ຈັດລຽງຕາມແນວນອນຢູ່ເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນດຽວ. ໃນຂະນະທີ່ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງມັນຄ້າຍຄືກັນກັບເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳດຽວ, ແຖບເລເຊີໃຊ້ຮູບແບບຫຼາຍຕົວປ່ອຍແສງເພື່ອໃຫ້ໄດ້ພະລັງງານທາງແສງທີ່ສູງຂຶ້ນ ແລະ ມີຮູບແບບທີ່ກະທັດຮັດກວ່າ.

ແຖບເລເຊີຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນທົ່ວຂະແໜງອຸດສາຫະກໍາ, ການແພດ, ວິທະຍາສາດ ແລະ ການປ້ອງກັນປະເທດ, ບໍ່ວ່າຈະເປັນແຫຼ່ງເລເຊີໂດຍກົງ ຫຼື ເປັນແຫຼ່ງປໍ້າສໍາລັບເລເຊີເສັ້ນໄຍ ແລະ ເລເຊີແບບແຂງ.

2. ອົງປະກອບໂຄງສ້າງຂອງແຖບເລເຊີ

ໂຄງສ້າງພາຍໃນຂອງແຖບເລເຊີແມ່ນຕົວກຳນົດປະສິດທິພາບຂອງມັນໂດຍກົງ. ມັນປະກອບດ້ວຍອົງປະກອບຫຼັກດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

①ອາເຣຂອງຕົວສົ່ງສັນຍານ

ແຖບເລເຊີໂດຍທົ່ວໄປປະກອບດ້ວຍຕົວປ່ອຍແສງ (ຊ່ອງແສງເລເຊີ) 10 ຫາ 100 ຕົວ ທີ່ຈັດລຽງຄຽງຄູ່ກັນ. ຕົວປ່ອຍແສງແຕ່ລະຕົວມີປະມານ 50–150μກວ້າງ 1 ແມັດ ແລະ ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນພາກພື້ນຮັບແສງເອກະລາດ, ມີຈຸດຕໍ່ PN, ຊ່ອງສະທ້ອນ, ແລະ ໂຄງສ້າງຄື້ນນຳທາງເພື່ອສ້າງ ແລະ ປ່ອຍແສງເລເຊີ. ໃນຂະນະທີ່ຕົວປ່ອຍແສງທັງໝົດມີຊັ້ນຮອງດຽວກັນ, ແຕ່ພວກມັນມັກຈະຖືກຂັບເຄື່ອນດ້ວຍໄຟຟ້າໃນຂະໜານ ຫຼື ຕາມເຂດ.

②ໂຄງສ້າງຊັ້ນເຄິ່ງຕົວນຳ

ຫົວໃຈຂອງແຖບເລເຊີແມ່ນຊັ້ນເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ຊ້ອນກັນ, ລວມທັງ:

- ຊັ້ນ epitaxial ປະເພດ P ແລະ ປະເພດ N (ປະກອບເປັນຈຸດຕໍ່ PN)

- ຊັ້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ (ເຊັ່ນ: ໂຄງສ້າງບໍ່ຄວອນຕຳ), ເຊິ່ງສ້າງການປ່ອຍອາຍພິດທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ

- ຊັ້ນ Waveguide, ຮັບປະກັນການຄວບຄຸມຮູບແບບໃນທິດທາງຂ້າງ ແລະ ແນວຕັ້ງ

- ຕົວສະທ້ອນແສງ Bragg ຫຼື ການເຄືອບ HR/AR, ເຊິ່ງຊ່ວຍເສີມສ້າງທິດທາງຂອງເລເຊີ

③ໂຄງສ້າງການຄຸ້ມຄອງຊັ້ນໃຕ້ດິນ ແລະ ຄວາມຮ້ອນ

ຕົວປ່ອຍຄວາມຮ້ອນຖືກປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນຮອງພື້ນເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ເປັນກ້ອນດຽວ (ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນ GaAs). ເພື່ອການລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ແຖບເລເຊີຈະຖືກເຊື່ອມໃສ່ກັບຕົວຮອງຍ່ອຍທີ່ມີຄວາມນຳໄຟຟ້າສູງເຊັ່ນ: ທອງແດງ, ໂລຫະປະສົມ W-Cu, ຫຼື ເພັດ CVD, ແລະ ຈັບຄູ່ກັບຕົວລະບາຍຄວາມຮ້ອນ ແລະ ລະບົບເຮັດຄວາມເຢັນທີ່ໃຊ້ງານ.

④ລະບົບພື້ນຜິວປ່ອຍອາຍພິດ ແລະ ລະບົບ Collimation

ເນື່ອງຈາກມຸມການແຕກແຍກທີ່ໃຫຍ່ຂອງລຳແສງທີ່ປ່ອຍອອກມາ, ແຖບເລເຊີມັກຈະມີຊຸດເລນຈຸນລະພາກ (FAC/SAC) ສຳລັບການຈັດລຽງ ແລະ ການສ້າງຮູບຮ່າງລຳແສງ. ສຳລັບການນຳໃຊ້ບາງຢ່າງ, ການໃຊ້ເລເຊີເພີ່ມເຕີມ—ເຊັ່ນ: ເລນຮູບຊົງກະບອກ ຫຼື ປຣິຊຶມ—ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຄວບຄຸມຄວາມແຕກຕ່າງຂອງພາກສະໜາມໄກ ແລະ ຄຸນນະພາບຂອງລຳແສງ.

3. ປັດໄຈໂຄງສ້າງຫຼັກທີ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ປະສິດທິພາບ

ໂຄງສ້າງຂອງແຖບເລເຊີມີບົດບາດສຳຄັນໃນການກຳນົດຄວາມໝັ້ນຄົງ, ປະສິດທິພາບ ແລະ ອາຍຸການໃຊ້ງານ. ຫຼາຍໆດ້ານທີ່ສຳຄັນລວມມີ:

①ການອອກແບບການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນ

ແຖບເລເຊີມີຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານສູງ ແລະ ຄວາມຮ້ອນທີ່ເຂັ້ມຂຸ້ນ. ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນຕໍ່າແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນ, ເຊິ່ງບັນລຸໄດ້ໂດຍຜ່ານການເຊື່ອມ AuSn ຫຼື ການເຊື່ອມອິນດຽມ, ປະສົມປະສານກັບການເຮັດໃຫ້ເຢັນແບບຊ່ອງຈຸລະພາກເພື່ອການລະບາຍຄວາມຮ້ອນຢ່າງເປັນເອກະພາບ.

②ຮູບຮ່າງ ແລະ ການຈັດລຽນລຳແສງ

ຕົວປ່ອຍແສງຫຼາຍຕົວມັກຈະປະສົບກັບຄວາມສອດຄ່ອງທີ່ບໍ່ດີ ແລະ ການຈັດລຽງຂອງໜ້າຄື້ນບໍ່ສອດຄ່ອງກັນ. ການອອກແບບ ແລະ ການຈັດລຽງເລນທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍຳສູງແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍຕໍ່ການປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງລຳແສງໃນພາກສະໜາມໄກ.

③ການຄວບຄຸມຄວາມຕຶງຄຽດ ແລະ ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖື

ຄວາມບໍ່ກົງກັນຂອງວັດສະດຸໃນສຳປະສິດການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນອາດຈະນໍາໄປສູ່ການບິດເບືອນຫຼືຮອຍແຕກຂະໜາດນ້ອຍ. ການຫຸ້ມຫໍ່ຕ້ອງໄດ້ຖືກອອກແບບມາເພື່ອແຈກຢາຍຄວາມກົດດັນທາງກົນຈັກຢ່າງເທົ່າທຽມກັນ ແລະ ທົນທານຕໍ່ວົງຈອນຄວາມຮ້ອນໂດຍບໍ່ມີການເສື່ອມສະພາບ.

4. ແນວໂນ້ມໃນອະນາຄົດໃນການອອກແບບແຖບເລເຊີ

ຍ້ອນວ່າຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຂະໜາດນ້ອຍລົງ, ແລະ ຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືທີ່ສູງຂຶ້ນເພີ່ມຂຶ້ນ, ໂຄງສ້າງແຖບເລເຊີຍັງສືບຕໍ່ພັດທະນາ. ທິດທາງການພັດທະນາທີ່ສຳຄັນລວມມີ:

①ການຂະຫຍາຍຄວາມຍາວຄື່ນ: ຂະຫຍາຍອອກໄປເປັນ 1.5μແຖບ m ແລະອິນຟາເຣດກາງ

②ການຫຍໍ້ຂະໜາດ: ເຮັດໃຫ້ສາມາດນຳໃຊ້ໄດ້ໃນອຸປະກອນຂະໜາດກະທັດຮັດ ແລະ ໂມດູນທີ່ປະສົມປະສານສູງ

③ການຫຸ້ມຫໍ່ອັດສະລິຍະ: ການລວມເອົາເຊັນເຊີອຸນຫະພູມ ແລະ ລະບົບການຕອບສະໜອງສະຖານະ

④ການວາງຊ້ອນກັນແບບຄວາມໜາແໜ້ນສູງ: ອາເຣທີ່ວາງເປັນຊັ້ນໆເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜົນຜະລິດລະດັບກິໂລວັດໃນຂະໜາດກະທັດຮັດ

5. ສະຫຼຸບ

ໃນຖານະເປັນ"ຫົວໃຈ"ຂອງລະບົບເລເຊີພະລັງງານສູງ, ການອອກແບບໂຄງສ້າງຂອງແຖບເລເຊີມີອິດທິພົນໂດຍກົງຕໍ່ປະສິດທິພາບທາງດ້ານແສງ, ໄຟຟ້າ, ແລະ ຄວາມຮ້ອນຂອງລະບົບໂດຍລວມ. ການປະສົມປະສານເຄື່ອງປ່ອຍແສງຫຼາຍສິບອັນເຂົ້າໃນໂຄງສ້າງທີ່ມີຄວາມກວ້າງພຽງແຕ່ມິນລີແມັດບໍ່ພຽງແຕ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງເຕັກນິກການຜະລິດ ແລະ ວັດສະດຸທີ່ກ້າວໜ້າເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງສະແດງເຖິງລະດັບສູງຂອງການເຊື່ອມໂຍງໃນປະຈຸບັນ.'ອຸດສາຫະກຳໂຟໂຕນິກ.

ເມື່ອພິຈາລະນາໄປຂ້າງໜ້າ, ຍ້ອນວ່າຄວາມຕ້ອງການແຫຼ່ງເລເຊີທີ່ມີປະສິດທິພາບ ແລະ ໜ້າເຊື່ອຖືຍັງສືບຕໍ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ນະວັດຕະກໍາໃນໂຄງສ້າງແຖບເລເຊີຈະຍັງຄົງເປັນຕົວຂັບເຄື່ອນທີ່ສໍາຄັນໃນການຍົກລະດັບອຸດສາຫະກໍາເລເຊີໄປສູ່ລະດັບໃໝ່.

ຖ້າເຈົ້າ'ກໍາລັງຊອກຫາການສະໜັບສະໜູນຈາກຜູ້ຊ່ຽວຊານໃນການຫຸ້ມຫໍ່ແຖບເລເຊີ, ການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນ, ຫຼື ການເລືອກຜະລິດຕະພັນ, ກະລຸນາຕິດຕໍ່ຫາພວກເຮົາໄດ້. ພວກເຮົາ'ພວກເຮົາຢູ່ທີ່ນີ້ເພື່ອສະໜອງວິທີແກ້ໄຂທີ່ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການສະເພາະຂອງທ່ານ.