1. Filtros interferenciales de silicio nanoestructurado para el desarrollo de sensores hiperespectrales de bajo coste
- Author
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Torres Costa, V., Martín Palma, R.J., and UAM. Departamento de Física Aplicada
- Subjects
sensores hiperespectrales ,Física ,silicio poroso ,sensores multiespectrales ,filtros ópticos ,interferencia - Abstract
La peculiar estructura y propiedades físico-químicas del silicio poroso nanoestructurado ha estimulado el uso de este material en una amplia variedad de aplicaciones. En el campo de la optoelectrónica, la posibilidad de producir estructuras multicapa en las que cada una de las capas tiene propiedades ópticas particulares, permite la fabricación de filtros ópticos interferenciales con un comportamiento predefinido. En este trabajo se han utilizado estructuras multicapa de silicio poroso para filtrar la luz incidente sobre un sustrato fotosensible de silicio con la intención de modular su respuesta espectral. El comportamiento óptico del filtro de silicio poroso fue simulado antes de su fabricación, y las medidas ópticas demostraron un buen acuerdo entre el comportamiento del filtro obtenido y las predicciones teóricas. Mediciones de fotocorriente han demostrado que los filtros de silicio poroso han reducido el rango espectral de fotosensibilidad del silicio, de los >750 nm originales a unos 150 nm. Filtros con distintos diseños han permitido no sólo estrechar la banda espectral de sensibilidad del detector pancromático de Si, sino también sintonizarla a lo lago de todo el rango visible. El silicio poroso nanoestructurado es compatible con las técnicas convencionales de fabricación microelectrónica, lo que hace posible incorporar estos filtros interferenciales sobre una amplia variedad de sensores y fotodiodos pancromáticos VIS, NIR o SWIR convencionales. Los resultados presentados en este trabajo demuestran que los filtros interferenciales de silicio poroso reestructurado resultan muy prometedores para el desarrollo de sensores multi- e hiperespectrales de bajo coste, The particular structure and physico-chemical properties of nanostructured porous silicon has stimulated the use of this material in many different applications. In the field of optoelectronics, the possibility of fabricating multilayer stacks where each individual layer has different optical properties allows the formation of optical interference filters with a predesigned behavior. In the present work, nanostructured porous silicon interference multilayer structures have been used to filter incident light reaching a Si photosensitive wafer in order to tailor its spectral response. The optical behavior of the porous silicon filters was simulated prior to their fabrication, and optical measurements showed good agreement between the simulated and experimental spectra. Photocurrent measurements have shown that the porous silicon filters narrowed the spectral responsitivity of silicon, from the original value of >750 nm down to around 150 nm. Different filter designs allowed to not only narrowen, but also tune the Si panchromatic sensitivity along the whole visible range. Porous silicon is compatible with standard microelectronic fabrication processes, making it possible to incorporate these interference filters onto a wide variety of conventional panchromatic VIS, NIR or SWIR broad band sensors. These results show that nanostructured silicon interference filters are a promising tool for developing cost-effective multi- and hyperspectral narrowband sensors
- Published
- 2019