Кремний негізіндегі оптоэлектроника үшін, кремнийдің фотодетекторлары үшін
ФотодетекторларЖарық сигналдарын электр сигналдарына түрлендіріңіз, ал деректерді беру тарифтері жақсарады, ал деректерді беру тарифтері жақсарады, өйткені кремний негізіндегі оптоэлектроника платформаларымен біріктірілген жоғары жылдамдықты фотодетекторлар келесі буынды деректер орталықтары мен телекоммуникация желілерінің кілті болды. Бұл мақалада кремний негізіндегі неміс (GE немесе SI фотодетекторы) баса назар аударылған жоғары жылдамдықты жоғары жылдамдықты фотодетекторларға шолу жасайдыкремнийдің фотодетекторларыБіріктірілген оптоэлектроника технологиясы үшін.
Неміс дегеніміз - кремний платформаларында инфрақызыл жарық анықтауға жақын материал, өйткені ол CMOS процестерімен үйлеседі және телекоммуникацияның ұзындығымен өте күшті сіңіреді. Ең көп таралған GE / SI фотоде детодекторының құрылымы - PIN диодты, оның ішінде ішкі немістің P-типті және n типті аймақтар арасында сландиялық.
Құрылғы құрылымы 1-суретте әдеттегі тік түйреуіш GE немесеSI фотодеетекторыҚұрылымы:
Негізгі сипаттамаларға мыналар жатады: германдық сіңіргіш қабат, кремний субстратына өсірілген; Зарядтық тасымалдаушыларға P және N байланыстарын жинау үшін қолданылады; Тиімді жарық сіңіру үшін вавегуидті байланыстыру.
Эпитаксиальды өсу: кремнийдегі жоғары сапалы гераниум өсіру екі материал арасындағы 4,2% тордың сәйкес келмеуіне байланысты күрделі. Екі сатылы өсу процесі әдетте қолданылады: төмен температура (300-400 ° C) буферлік қабаттың өсуі және жоғары температура (600 ° C). Бұл әдіс торлы сәйкессіздіктен туындаған бұрышты дислокацияларды басқаруға көмектеседі. 800-900 ° C температурада өсіруден кейінгі тазарту бұрандалы дислокация тығыздығын шамамен 10 ^ 7 см-ге дейін төмендетеді. Өнімділік сипаттамалары: GE / SI PIN-кодтағы ең озылған: жауаптылық,> 0.8а / Вт 1550 нм; Өткізу қабілеті,> 60 ГГц; Қараңғы ток, <1 мка -1 v биялар.
Кремний негізіндегі оптоэлектроника платформаларымен интеграция
ИнтеграцияЖоғары жылдамдықты фотодетекторларСиликон негізіндегі оптоэлектроника платформаларымен озық оптикалық таратқыштар мен интерконнектілерге мүмкіндік береді. Екі интеграцияның екі негізгі әдістері: фотодетектор және транзистор бір уақытта жоғары температураны өңдеуге мүмкіндік беретін, бірақ чип аймағын алып жатқан кремний субстратында шығарылған. Артқы аяқталу интеграциясы (BEL). Фотодетекторлар CMOS-пен араласуды болдырмас үшін металдың үстінде шығарылады, бірақ төмен өңдеу температураларымен шектеледі.
2-сурет: жоғары жылдамдықты GE / Si фотодетекторының жауаптылығы және өткізу қабілеттілігі
Деректер орталығын қолдану
Жоғары жылдамдықты фотодетекторлар - бұл деректер орталығының өзара байланысы туралы негізгі компонент. Негізгі қосымшаларға мыналар кіреді: оптикалық таратқыштар: PAM-4 модуляциясын қолдана отырып, 100g, 400г және одан жоғары ставкалар; АЖоғары өткізу қабілеттілігі(> 50 ГГц) қажет.
Кремний негізіндегі оптоэлектрондық интегралды тізбек: детекторды модулятормен және басқа компоненттермен монолитті интеграциялау; Ықшам, жоғары өнімді оптикалық қозғалтқыш.
Таратылған архитектура: таратылған есептеу, сақтау және сақтау арасындағы оптикалық өзара байланыс; Энергия үнемделетін, жоғары өткізу қабілеті бар фотодетекторларға сұранысты жүргізу.
Болашақ көзқарас
Біріктірілген OptoEleCtronic жоғары жылдамдықты фотодетекторлардың болашағы келесі бағыттарды көрсетеді:
Деректердің жоғары мөлшерлемелері: 800 г және 1.6Т трансифераторларының дамуын жүргізу; 100 ГГц-тен жоғары өткізу қабілеттілігі бар фотодетекторлар қажет.
Жақсартылған интеграция: III-V материал және кремнийдің бірыңғай чиптік интеграциясы; Жетілдірілген 3D интеграция технологиясы.
Жаңа материалдар: ультрафаст жарығын анықтау үшін екі өлшемді материалдарды (графен сияқты) зерттеу; Кеңейтілген толқын ұзындығы үшін жаңа IV-ші топ.
Пайда болған қосымшалар: LIDAR және басқа сенсорлық қосымшалар APD дамуын жүргізуде; Жоғары сызықтық фотодетекторларды қажет ететін микротолқынды фотон қосымшалары.
Жоғары жылдамдықты фотодетекторлар, әсіресе GE немесе SI фотодетекторлары кремний негізіндегі оптоэлектрониканың негізгі драйвері және келесі буынның оптикалық байланыстарына айналды. Материалдардағы, құрылғыны жобалау және интеграциялау технологиялары бойынша жалғасып, болашақ деректер орталықтары мен телекоммуникация желілерінің өсіп келе жатқан сұраныстарына жауап беру үшін маңызды. Өріс дамып келе жатқанда, біз электронды және фотоникалық тізбектермен жоғары деңгейлі, төменгі шуылы бар фотодетекторларды көре аламыз.
POST уақыты: қаңтар-20-2025