Неліктен біз Ge-ді фотодетектор ретінде пайдалануымыз керек?

Неліктен біз Ge-ді пайдалануымыз керек?фотодетектор
1, Негізгі позициялау: Неліктен Ge-ді фотодетектор ретінде пайдалану қажет?
Кремний оптикалық байланыстарында фотодетекторлар оптикалық сигналдарды электрлік сигналдарға қайта түрлендіретін «аудармашылар» болып табылады. Дегенмен, кремнийдің өзінде 1,12 эВ өткізу жолағы бар және 1310/1550 нм байланыс жолақтарына дерлік мөлдір, сондықтан тек германий (Ge) енгізілуі мүмкін.
Ge тікелей тыйым салынған аймақ саңылауы 0,8 эВ құрайды, бұл байланыс O/C жолағын жабады, бірақ кремниймен тордың сәйкессіздігі 4,2% құрайды. Тікелей өсу үшін дислокация тығыздығы 4 × 10 ⁸ см ⁻² дейін жетеді, ал қараңғы ток мүлдем қол жетімсіз; Сонымен қатар, Ge жанама тыйым салынған аймақ саңылауына ие және оның жұтылу коэффициенті табиғи түрде InGaAs-қа қарағанда бір есе төмен, бұл табиғи әлсіздік.
2, Негізгі жетістік: толқын бағыттаушы интеграциясы өнімділік кедергісін жояды
Дәстүрлі тік түсу фотодетекторларының «жұту ұзындығы = тасымалдаушы жинау жолы» жоғарғы шегі тек 7 ГГц болатын «жауапкершілік өткізу жолағы» бар;
Қазіргі уақытта негізгі құрылғылар үш санатқа бөлінеді:
Тік түйреуіш: Бұл процесс саладағы ең қарапайым және кең таралған болып табылады, нөлдік ауытқу кезінде 40 Гбит/с жылдамдыққа және >60 ГГц өткізу қабілеттілігіне қол жеткізеді;
MSM металл жартылай өткізгіш металл: жоғары температуралы легирлеуді қажет етпейді, артқы жағына біріктірілуі мүмкін, жоғары қараңғы тогы бар және өткізу қабілеті 40 ГГц-тен асады;
Жоғары деңгейлі нұсқалар:Жылжымалы толқынды фотодетекторлар(TWPD) және бір жолақты тасымалдаушы фотодетекторлар (UTC) жоғары өткізу қабілеттілігі мен жоғары қанығу фототогын теңестіретін микротолқынды фотондық байланыстар үшін қолданылады.
3, Материалдар және шеберлік: «Кемшіліктерді» артықшылықтарға айналдыру
Тордың сәйкессіздігі мен өнімділік кемшіліктеріне жауап ретінде сала жетілген шешімдерді әзірледі:
Екі сатылы эпитаксия әдісі: алдымен 30-50 нм төмен температуралы буферлік қабат өсіріледі, содан кейін мақсатты қалыңдыққа жету үшін температура көтеріледі, бұл дислокация тығыздығын ~10 ⁷ см ⁻² дейін төмендетеді;
Деформация инженериясы: Ge және Si арасындағы жылу кеңею коэффициенттерінің айырмашылығы Ge қабықшасында 0,2% биаксиалды созылу деформациясын тудырады, нәтижесінде жолақ саңылауы 0,8 эВ-тан 0,77 эВ-қа дейін тікелей азаяды және сіңіру жиегі 1,55 мкм-ден 1,61 мкм-ге дейін созылады, бұл бүкіл C+L жолағын қамтиды, тіпті L жолағындағы сіңіру коэффициенті InGaAs коэффициентіне сәйкес келуі мүмкін;
CMOS интеграциясы: Ол әлі де зерттеу кезеңінде. Алдыңғы жағындағы интеграция (FEOL) 750 ℃-тан жоғары температураға төтеп беруі керек, ал артқы жағындағы интеграция (BEOL) температураға төзімді, бірақ кристалды негіздерсіз және әлі бірыңғай жетілген шешім қалыптастырған жоқ. Қазіргі уақытта сала әдетте «90% бір чипті + сыртқы» аралас жолын қолданады.лазер«.