Жоғары жылдамдықты фотодетекторларды енгіздіInGaAs фотодетекторлары
Жоғары жылдамдықты фотодетекторлароптикалық байланыс саласында негізінен III-V InGaAs фотодетекторлары және IV толық Si және Ge/ қамтиды.Si фотодетекторларыБіріншісі - ұзақ уақыт бойы басымдыққа ие болған дәстүрлі жақын инфрақызыл детектор, ал екіншісі кремний оптикалық технологиясына сүйеніп, жұлдызға айналды және соңғы жылдары халықаралық оптоэлектроника зерттеулері саласындағы танымал нүкте болып табылады. Сонымен қатар, перовскит, органикалық және екі өлшемді материалдарға негізделген жаңа детекторлар оңай өңдеу, жақсы икемділік және реттелетін қасиеттердің артықшылықтарына байланысты тез дамып келеді. Бұл жаңа детекторлар мен дәстүрлі бейорганикалық фотодетекторлар арасында материалдық қасиеттер мен өндіріс процестерінде айтарлықтай айырмашылықтар бар. Перовскит детекторлары тамаша жарық сіңіру сипаттамаларына және тиімді заряд тасымалдау қабілетіне ие, органикалық материалдар детекторлары арзан және икемді электрондары үшін кеңінен қолданылады, ал екі өлшемді материалдар детекторлары өздерінің бірегей физикалық қасиеттері мен жоғары тасымалдаушы қозғалғыштығына байланысты көп назар аударды. Дегенмен, InGaAs және Si/Ge детекторларымен салыстырғанда, жаңа детекторларды ұзақ мерзімді тұрақтылық, өндірістік жетілу және интеграция тұрғысынан әлі де жетілдіру қажет.
InGaAs - жоғары жылдамдықты және жоғары жауап беретін фотодетекторларды жасау үшін тамаша материалдардың бірі. Біріншіден, InGaAs - тікелей тыйым салынған жартылай өткізгіш материал, және оның тыйым салынған енін әртүрлі толқын ұзындықтарындағы оптикалық сигналдарды анықтау үшін In және Ga арасындағы қатынаспен реттеуге болады. Олардың ішінде In0.53Ga0.47As InP субстрат торымен тамаша үйлеседі және оптикалық байланыс жолағында үлкен жарық сіңіру коэффициентіне ие, бұл ... дайындауда ең кеңінен қолданылады.фотодетекторлар, және қараңғы ток пен жауап беру өнімділігі де ең жақсы. Екіншіден, InGaAs және InP материалдарының екеуі де жоғары электрон дрейф жылдамдығына ие, ал олардың қаныққан электрон дрейф жылдамдығы шамамен 1 × 107 см/с құрайды. Сонымен қатар, InGaAs және InP материалдары белгілі бір электр өрісі астында электрон жылдамдығының асып кету әсеріне ие. Асып кету жылдамдығын 4 × 107 см/с және 6 × 107 см/с деп бөлуге болады, бұл үлкенірек тасымалдаушы уақытпен шектелген өткізу жолағын жүзеге асыруға ықпал етеді. Қазіргі уақытта InGaAs фотодетекторы оптикалық байланыс үшін ең кең таралған фотодетектор болып табылады, ал беттік түсу байланысы әдісі нарықта көбінесе қолданылады, ал 25 Гбод/с және 56 Гбод/с беттік түсу детекторлары өнімдері іске асырылды. Кішірек өлшемді, кері түсу және үлкен өткізу жолағы бар беттік түсу детекторлары да жасалды, олар негізінен жоғары жылдамдықты және жоғары қанығуды қолдануға жарамды. Дегенмен, беттік түсу зондының қосылу режимі шектеулі және басқа оптоэлектрондық құрылғылармен біріктіру қиын. Сондықтан, оптоэлектронды интеграция талаптарының жақсаруымен, тамаша өнімділігі бар және интеграцияға жарамды толқын өткізгішпен байланысқан InGaAs фотодетекторлары біртіндеп зерттеудің нысанасына айналды, олардың ішінде коммерциялық 70 ГГц және 110 ГГц InGaAs фотозонд модульдерінің барлығы дерлік толқын өткізгішпен байланысқан құрылымдарды пайдаланады. Әртүрлі субстрат материалдарына сәйкес, толқын өткізгішпен байланысқан InGaAs фотоэлектрлік зондын екі санатқа бөлуге болады: InP және Si. InP субстратындағы эпитаксиалды материал жоғары сапалы және жоғары өнімді құрылғыларды дайындауға қолайлы. Дегенмен, III-V материалдары, InGaAs материалдары және Si субстраттарында өсірілген немесе байланысқан Si субстраттары арасындағы әртүрлі сәйкессіздіктер материалдың немесе интерфейс сапасының салыстырмалы түрде нашарлауына әкеледі және құрылғының өнімділігін жақсарту үшін әлі де үлкен мүмкіндіктер бар.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 31 желтоқсан