基于錐形硅納米線色彩分辨探測能力仿真

孫浚凱 王軍轉(zhuǎn) 施毅

(南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院， 南京 210023)

基于拜爾濾波片(bayer filter)彩色成像技術(shù)在集成度和分辨率都已經(jīng)接近極限， 無濾波片(filter-free)的彩色成像單元得到廣泛的關(guān)注和研究.納米線自身腔模式可以實現(xiàn)對不同能量的光空間分布， 通過對納米線形貌調(diào)控實現(xiàn)色彩分辨探測.本文使用有限元法構(gòu)建了能依靠自身結(jié)構(gòu)完成分光目的， 能夠作為光探測器的錐形納米線器件.數(shù)值模擬結(jié)果顯示， 能夠根據(jù)器件的頂半徑、底半徑、長度和材料等相關(guān)參數(shù)調(diào)整器件涵蓋的波長范圍和分辨率等重要參數(shù)， 并具體分析了如何進行調(diào)控.同時進一步分析了該結(jié)構(gòu)在實際制備器件時以及不同角度入射光下的器件性能.這些研究結(jié)果對于將錐形結(jié)構(gòu)納米線作為光探測器的實際應(yīng)用有重要的參考意義.

1 引 言

在傳統(tǒng)的硅工藝中， 電荷耦合器件(chargecoupled device， CCD)色彩探測實現(xiàn)模式中， 需要在感光層上覆蓋一層濾波陣列才能實現(xiàn)對RGB三原色的選擇性識別.主要利用分色鏡陣列， 也就是傳統(tǒng)的R， G， B濾光片， 一般四個濾光片組成一組形成一個像素， 該層對光譜顏色進行區(qū)分， 并將不同顏色的光傳遞到下一層的CCD陣列中， 而最底層的CCD陣列層， 主要作用是用于感光、存儲并轉(zhuǎn)移光生電荷.盡管其器件性能一直有所突破[1]，但仍受制于傳統(tǒng)CCD的結(jié)構(gòu).到目前為止， 其集成度與分辨率都己經(jīng)逼近極限， 而且受限于光波衍射效應(yīng)已經(jīng)很難再有突破.

隨著微加工工藝的發(fā)……