ТаныстыруInGaAs фотодетекторы
InGaAs - жоғары жауапқа қол жеткізу үшін тамаша материалдардың бірі жәнежоғары жылдамдықты фотодетектор. Біріншіден, InGaAs тікелей жолақты жартылай өткізгіш материал болып табылады және оның жолақ ені әртүрлі толқын ұзындықтарының оптикалық сигналдарын анықтауға мүмкіндік беретін In және Ga арасындағы қатынас арқылы реттелуі мүмкін. Олардың ішінде In0.53Ga0.47As InP субстрат торымен тамаша үйлеседі және оптикалық байланыс жолағында өте жоғары жарықты сіңіру коэффициентіне ие. Ол дайындауда ең көп қолданыладыфотодетекторсонымен қатар ең керемет қараңғы ток пен жауап беру өнімділігіне ие. Екіншіден, InGaAs және InP материалдары салыстырмалы түрде жоғары электрондардың жылжу жылдамдығына ие, олардың қаныққан электрондардың жылжу жылдамдығы шамамен 1 × 107 см/с. Сонымен қатар, нақты электр өрістерінде InGaAs және InP материалдары электрон жылдамдығының асып кету әсерін көрсетеді, олардың асып кету жылдамдығы сәйкесінше 4×107см/с және 6×107см/с жетеді. Бұл қиылысу өткізу қабілетінің жоғарылауына қол жеткізуге қолайлы. Қазіргі уақытта InGaAs фотодетекторлары оптикалық байланыс үшін ең негізгі фотодетектор болып табылады. Нарықта беттік-инциденттік байланыстыру әдісі ең кең таралған. 25 Гауд/с және 56 Гауд/с болатын беттік инциденттер детекторының өнімдері қазірдің өзінде жаппай шығарылуы мүмкін. Кішірек өлшемді, кері инцидент және жоғары өткізу қабілеттілігі бар беттік инциденттер детекторлары негізінен жоғары жылдамдық пен жоғары қанықтылық сияқты қолданбаларға арналған. Дегенмен, олардың қосылу әдістерінің шектеулеріне байланысты, беттік оқиға детекторларын басқа оптоэлектрондық құрылғылармен біріктіру қиын. Сондықтан, оптоэлектрондық интеграцияға сұраныстың артуына байланысты тамаша өнімділігі бар және интеграцияға жарамды толқындық жолды біріктірілген InGaAs фотодетекторлары бірте-бірте зерттеулердің назарына айналды. Олардың ішінде 70 ГГц және 110 ГГц коммерциялық InGaAs фотодетектор модульдерінің барлығы дерлік толқын өткізгіш байланыс құрылымдарын қабылдайды. Субстрат материалдарының айырмашылығына сәйкес толқын өткізгіштік байланысқан InGaAs фотодетекторлары негізінен екі түрге жіктелуі мүмкін: INP негізіндегі және Si негізіндегі. InP субстраттарындағы эпитаксиалды материалдың сапасы жоғары және өнімділігі жоғары құрылғыларды жасау үшін қолайлы. Дегенмен, Si субстраттарында өсірілген немесе жабыстырылған III-V топтағы материалдар үшін InGaAs материалдары мен Si субстраттары арасындағы әртүрлі сәйкессіздіктерге байланысты материал немесе интерфейс сапасы салыстырмалы түрде нашар және құрылғылардың өнімділігін жақсарту үшін әлі де жеткілікті орын бар.
Фотодетектордың әртүрлі қолданбалы орталарда, әсіресе экстремалды жағдайларда тұрақтылығы практикалық қолданудағы негізгі факторлардың бірі болып табылады. Соңғы жылдары көпшіліктің назарын аударған перовскит, органикалық және екі өлшемді материалдар сияқты детекторлардың жаңа түрлері материалдардың өзі қоршаған орта факторларының әсерінен оңай әсер ететіндіктен ұзақ мерзімді тұрақтылық тұрғысынан әлі де көптеген қиындықтарға тап болуда. Сонымен қатар, жаңа материалдарды біріктіру процесі әлі пісіп-жетілмеген және кең ауқымды өндіріс пен өнімділік үйлесімділігі үшін одан әрі барлау әлі де қажет.
Индукторларды енгізу қазіргі уақытта құрылғылардың өткізу қабілеттілігін тиімді арттыра алатынына қарамастан, ол цифрлық оптикалық байланыс жүйелерінде танымал емес. Сондықтан, құрылғының паразиттік RC параметрлерін одан әрі төмендету үшін жағымсыз әсерлерден қалай аулақ болу керек - жоғары жылдамдықты фотодетектордың зерттеу бағыттарының бірі. Екіншіден, толқын өткізгіштік байланыстырылған фотодетекторлардың өткізу қабілеттілігі ұлғайған сайын өткізу қабілеттілігі мен жауаптылық арасындағы шектеу қайтадан пайда бола бастайды. 200 ГГц-тен асатын 3дБ өткізу қабілеті бар Ge/Si фотодетекторлары мен InGaAs фотодетекторлары туралы хабарланғанымен, олардың жауапкершіліктері қанағаттанарлық емес. Жақсы жауапты сақтай отырып, өткізу қабілеттілігін қалай арттыруға болатыны маңызды зерттеу тақырыбы болып табылады, оны шешу үшін жаңа процесспен үйлесімді материалдарды (жоғары ұтқырлық және жоғары сіңіру коэффициенті) немесе жаңа жоғары жылдамдықты құрылғы құрылымдарын енгізу қажет болуы мүмкін. Сонымен қатар, құрылғының өткізу қабілеті артқан сайын, микротолқынды фотонды байланыстардағы детекторларды қолдану сценарийлері біртіндеп артады. Оптикалық байланыстағы шағын оптикалық қуат түсуінен және жоғары сезімталдықты анықтаудан айырмашылығы, бұл сценарий жоғары өткізу қабілеттілігі негізінде жоғары қуаттылық түсуі үшін жоғары қанықтыру қуатына сұранысқа ие. Дегенмен, өткізу қабілеттілігі жоғары құрылғылар әдетте шағын өлшемді құрылымдарды қабылдайды, сондықтан жоғары жылдамдықты және жоғары қанықтығы бар фотодетекторларды жасау оңай емес, ал құрылғылардың тасымалдаушысын алу және жылуды бөлуде одан әрі инновациялар қажет болуы мүмкін. Ақырында, жоғары жылдамдықты детекторлардың қараңғы тоғын азайту тордың сәйкессіздігі бар фотодетекторлар шешуі керек мәселе болып қала береді. Қараңғы ток негізінен материалдың кристалдық сапасы мен бетінің күйіне байланысты. Сондықтан, жоғары сапалы гетероэпитаксия немесе тордың сәйкес келмейтін жүйелерімен байланыстыру сияқты негізгі процестер көбірек зерттеулер мен инвестицияны қажет етеді.
Жіберу уақыты: 20 тамыз-2025 ж