Nagy sebességű fotodetektorokat vezetnek beInGaAs fotodetektorok
Nagy sebességű fotodetektorokAz optikai kommunikáció területén főként III-V InGaAs fotodetektorokat és IV teljes Si és Ge/Si fotodetektorokAz előbbi egy hagyományos közeli infravörös detektor, amely régóta domináns, míg az utóbbi a szilícium optikai technológiára támaszkodva vált felemelkedő csillaggá, és az elmúlt években a nemzetközi optoelektronikai kutatások egyik gócpontja. Ezenkívül a perovszkit, szerves és kétdimenziós anyagokon alapuló új detektorok gyorsan fejlődnek az egyszerű feldolgozhatóság, a jó rugalmasság és a hangolható tulajdonságok előnyeinek köszönhetően. Jelentős különbségek vannak ezen új detektorok és a hagyományos szervetlen fotodetektorok között az anyagtulajdonságok és a gyártási folyamatok tekintetében. A perovszkit detektorok kiváló fényelnyelési tulajdonságokkal és hatékony töltésszállítási kapacitással rendelkeznek, a szerves anyagok detektorait széles körben használják alacsony költségük és rugalmas elektronjaik miatt, a kétdimenziós anyagok detektorai pedig egyedi fizikai tulajdonságaik és nagy töltéshordozó-mobilitásuk miatt nagy figyelmet kaptak. Az InGaAs és Si/Ge detektorokkal összehasonlítva azonban az új detektorokat még fejleszteni kell a hosszú távú stabilitás, a gyártási érettség és az integráció tekintetében.
Az InGaAs az egyik ideális anyag nagy sebességű és nagy válaszidejű fotodetektorok megvalósításához. Először is, az InGaAs egy közvetlen tiltott sávú félvezető anyag, amelynek tiltott sávjának szélessége az In és Ga arányával szabályozható, így különböző hullámhosszú optikai jelek detektálása érhető el. Ezek közül az In0.53Ga0.47As tökéletesen illeszkedik az InP szubsztrátrácsához, és nagy fényelnyelési együtthatóval rendelkezik az optikai kommunikációs sávban, ami a legszélesebb körben használt anyag a következők előállításában:fotodetektorok, és a sötétáram, valamint a válaszidő is a legjobb. Másodszor, az InGaAs és az InP anyagok egyaránt nagy elektronsodródási sebességgel rendelkeznek, telített elektronsodródási sebességük pedig körülbelül 1×10⁻⁷ cm/s. Ugyanakkor az InGaAs és az InP anyagok elektronsebesség-túllendülési hatással is rendelkeznek adott elektromos tér hatására. A túllendülési sebesség 4×10⁻⁷ cm/s és 6×10⁻⁷ cm/s értékekre osztható, ami nagyobb, időkorlátos vivősávszélesség megvalósítását segíti elő. Jelenleg az InGaAs fotodetektor a legelterjedtebb fotodetektor az optikai kommunikációban, és a piacon leginkább a felületi beesési csatolási módszert alkalmazzák, és 25 Gbaud/s és 56 Gbaud/s felületi beesési detektor termékek is készültek. Kisebb méretű, visszaeső és nagy sávszélességű felületi beesési detektorokat is kifejlesztettek, amelyek főként nagy sebességű és nagy telítésű alkalmazásokhoz alkalmasak. A felületi beesési szondát azonban a csatolási módja korlátozza, és nehéz integrálni más optoelektronikai eszközökkel. Ezért az optoelektronikai integrációs követelmények javulásával a kiváló teljesítményű és integrációra alkalmas hullámvezető-csatolt InGaAs fotodetektorok fokozatosan a kutatás fókuszába kerültek, amelyek közül a kereskedelmi forgalomban kapható 70 GHz-es és 110 GHz-es InGaAs fotoszonda modulok szinte kivétel nélkül hullámvezető-csatolt struktúrákat alkalmaznak. A különböző szubsztrátanyagok szerint a hullámvezető-csatolt InGaAs fotoelektromos szondák két kategóriába sorolhatók: InP és Si. Az InP szubsztráton lévő epitaxiális anyag kiváló minőségű, és alkalmasabb nagy teljesítményű eszközök előállítására. A III-V anyagok, az InGaAs anyagok és a Si szubsztrátokra növesztett vagy ragasztott Si szubsztrátok közötti különféle eltérések azonban viszonylag gyenge anyag- vagy határfelületi minőséget eredményeznek, és az eszköz teljesítményén még mindig nagy a fejlesztési lehetőség.
Közzététel ideje: 2024. dec. 31.