ТаныстыруInGaAs фотодетекторы
InGaAs жоғары жауапқа қол жеткізу үшін тамаша материалдардың бірі болып табылады жәнежоғары жылдамдықты фотодетекторБіріншіден, InGaAs тікелей тыйым салынған жартылай өткізгіш материал болып табылады, және оның тыйым салынған енін In және Ga арасындағы қатынаспен реттеуге болады, бұл әртүрлі толқын ұзындықтарындағы оптикалық сигналдарды анықтауға мүмкіндік береді. Олардың ішінде In0.53Ga0.47As InP субстрат торымен тамаша үйлеседі және оптикалық байланыс жолағында өте жоғары жарық сіңіру коэффициентіне ие. Ол дайындауда ең кеңінен қолданылады.фотодетекторсонымен қатар ең керемет қараңғы ток және жауап беру өнімділігіне ие. Екіншіден, InGaAs және InP материалдарының екеуі де салыстырмалы түрде жоғары электрон дрейф жылдамдықтарына ие, олардың қаныққан электрон дрейф жылдамдықтары шамамен 1 × 107 см/с құрайды. Сонымен қатар, белгілі бір электр өрістерінде InGaAs және InP материалдары электрон жылдамдығының асып кету әсерлерін көрсетеді, олардың асып кету жылдамдықтары сәйкесінше 4 × 107 см/с және 6 × 107 см/с жетеді. Бұл жоғары қиылысу өткізу қабілеттілігіне қол жеткізуге ықпал етеді. Қазіргі уақытта InGaAs фотодетекторлары оптикалық байланыс үшін ең кең таралған фотодетектор болып табылады. Нарықта беттік-инцидентті байланыстыру әдісі ең көп таралған. 25 Гауд/с және 56 Гауд/с жылдамдықтағы беттік-инцидентті детектор өнімдерін қазірдің өзінде жаппай өндіруге болады. Негізінен жоғары жылдамдық және жоғары қанығу сияқты қолданбалар үшін кішірек өлшемді, кері-инцидентті және жоғары өткізу қабілеттілігі бар беттік-инцидентті детекторлар да жасалды. Дегенмен, олардың байланыс әдістерінің шектеулеріне байланысты беттік инцидент детекторларын басқа оптоэлектрондық құрылғылармен біріктіру қиын. Сондықтан, оптоэлектрондық интеграцияға деген сұраныстың артуымен, тамаша өнімділігі бар және интеграцияға жарамды толқын өткізгішпен байланысқан InGaAs фотодетекторлары біртіндеп зерттеу нысанасына айналды. Олардың ішінде 70 ГГц және 110 ГГц коммерциялық InGaAs фотодетектор модульдерінің барлығы дерлік толқын өткізгішпен байланысқан құрылымдарды қабылдайды. Негіз материалдарының айырмашылығына сәйкес, толқын өткізгішпен байланысқан InGaAs фотодетекторларын негізінен екі түрге жіктеуге болады: INP негізіндегі және Si негізіндегі. InP негіздеріндегі эпитаксиалды материал жоғары сапалы және жоғары өнімді құрылғыларды жасауға қолайлы. Дегенмен, Si негіздерінде өсірілген немесе байланысқан III-V топтық материалдар үшін InGaAs материалдары мен Si негіздері арасындағы әртүрлі сәйкессіздіктерге байланысты материалдың немесе интерфейстің сапасы салыстырмалы түрде нашар және құрылғылардың өнімділігін жақсарту үшін әлі де айтарлықтай мүмкіндік бар.
Фотодетектордың әртүрлі қолданбалы орталардағы, әсіресе экстремалды жағдайларда тұрақтылығы практикалық қолданудағы негізгі факторлардың бірі болып табылады. Соңғы жылдары көпшіліктің назарын аударған перовскит, органикалық және екі өлшемді материалдар сияқты жаңа детектор түрлері материалдардың өздері қоршаған орта факторларының әсеріне оңай ұшырайтындықтан, ұзақ мерзімді тұрақтылық тұрғысынан көптеген қиындықтарға тап болуда. Сонымен қатар, жаңа материалдарды интеграциялау процесі әлі де жетілмеген және ауқымды өндіріс пен өнімділіктің тұрақтылығы үшін әлі де қосымша зерттеулер қажет.
Индукторларды енгізу қазіргі уақытта құрылғылардың өткізу қабілеттілігін тиімді түрде арттыра алса да, ол сандық оптикалық байланыс жүйелерінде танымал емес. Сондықтан, құрылғының паразиттік RC параметрлерін одан әрі азайту үшін теріс әсерлерден қалай аулақ болуға болады, жоғары жылдамдықты фотодетекторды зерттеу бағыттарының бірі болып табылады. Екіншіден, толқын өткізгішпен байланысқан фотодетекторлардың өткізу қабілеттілігі артып келе жатқандықтан, өткізу қабілеттілігі мен жауаптылық арасындағы шектеу қайтадан пайда бола бастайды. Ge/Si фотодетекторлары және 200 ГГц-тен асатын 3 дБ өткізу қабілеттілігі бар InGaAs фотодетекторлары туралы хабарланғанымен, олардың жауаптылығы қанағаттанарлық емес. Жақсы жауаптылықты сақтай отырып, өткізу қабілеттілігін қалай арттыруға болады деген маңызды зерттеу тақырыбы болып табылады, оны шешу үшін жаңа процестерге үйлесімді материалдарды (жоғары мобильділік және жоғары сіңіру коэффициенті) немесе жаңа жоғары жылдамдықты құрылғы құрылымдарын енгізу қажет болуы мүмкін. Сонымен қатар, құрылғының өткізу қабілеттілігі артқан сайын, микротолқынды фотондық байланыстардағы детекторларды қолдану сценарийлері біртіндеп артады. Оптикалық байланыстағы оптикалық қуаттың аз түсуінен және жоғары сезімталдықты анықтаудан айырмашылығы, бұл сценарий, жоғары өткізу қабілеттілігіне негізделген, жоғары қуатты түсу үшін жоғары қанықтыру қуатына сұранысқа ие. Дегенмен, жоғары өткізу қабілетті құрылғылар әдетте шағын өлшемді құрылымдарды қабылдайды, сондықтан жоғары жылдамдықты және жоғары қанығу қуатты фотодетекторларды жасау оңай емес, және құрылғылардың тасымалдаушыларын алу және жылуды тарату саласында одан әрі инновациялар қажет болуы мүмкін. Соңында, жоғары жылдамдықты детекторлардың қараңғы тогын азайту торлы сәйкессіздігі бар фотодетекторлар шешуі керек мәселе болып қала береді. Қараңғы ток негізінен материалдың кристалдық сапасы мен беткі күйімен байланысты. Сондықтан, жоғары сапалы гетероэпитаксия немесе торлы сәйкессіздік жүйелеріндегі байланыс сияқты негізгі процестер көбірек зерттеулер мен инвестицияларды қажет етеді.
Жарияланған уақыты: 20 тамыз 2025 ж.