Технология, разработанная инженерами-электротехниками Калифорнийского университета (UC Davis) и стартапа W&WSens Devices, позволяет использовать кремний в необычном для него качестве: дешевой замены таким материалам, как арсенид галлия или фосфид индия в быстродействующих фотодетекторах. Об этом сообщается в статье, опубликованной 3 апреля в журнале Nature Photonics.

Обычно, с уменьшением толщины кремниевый фотодетектор работает быстрее, но при этом теряется все больше фотонов. Поэтому, когда требуется скорость, в индустрии предпочитают использовать арсенид галлия. Он на порядок эффективнее кремния при равных габаритах и длине волны, но существенно дороже и плохо интегрируется с кремниевой электроникой.

Новый детектор использует «черным дыры» — сужающиеся книзу отверстия в тонкой кремниевой пластине — для отклонения падающих фотонов в стороны. Сама пластинка в толщину имеет около двух микрон, однако отклоняемые фотоны проходят в кремнии от 30 до 40 мкм. Таким образом сохраняются быстродействие тонкопленочного кремния и эффективность, свойственная более толстому слою.

Группа под управлением профессора UC Davis, Саифа Ислама (Saif Islam), уже сконструировала экспериментальные фотодетектор и солнечный элемент с использованием новой технологии. Фотодетектор может преобразовывать оптические данные в электронный вид со скоростью 20 ГБ/с и квантовой эффективностью 50%. Это самое высокое быстродействие среди всех известных устройств с такой эффективностью.

Как утверждает профессор Ислам, его «дырчатое» устройство способно работать в более широком диапазоне длин волн, чем это позволяют сегодняшние технологии.