Для решения проблемы низкой энергетической эффективности кремниевых микросхем с мелкими размерами пикселей и недостаточной точности расчетов скалярной теории дифракции проведено исследование точного расчета и оптимизации энергетической эффективности кремниевых микросхем. В расчетах энергетической эффективности кремниевых микросхем использовались скалярная теория дифракции и метод конечных разностей во временной области (Finite-Difference Time-Domain, FDTD), а также была построена экспериментальная установка с лазером на длине волны 532 нм для подтверждения результатов. С использованием материалов TiO₂/SiO₂ была разработана многослойная высокоотражающая пленка типа λ/4, с помощью моделирования FDTD проанализировано влияние количества периодов пленки и рабочей длины волны на оптимизацию энергетической эффективности. Результаты исследования показали: для распространенных размеров пикселей (период пикселя от 2 до 8 мкм) кремниевых микросхем абсолютная погрешность между расчетной по методу FDTD и экспериментальной энергетической эффективностью менее 1%; нанесение многослойной пленки эффективно повышает энергетическую эффективность микросхемы, при достижении числа периодов пленки 5 энергетическая эффективность всех микросхем в диапазоне длин волн 450–625 нм превышает 95%.

кремниевая микросхема;эффективность дифракции;энергетическая эффективность;метод конечных разностей во временной области;многослойное высокоотражающее покрытие