Kutatási előrehaladásInGaAs fotodetektor
A kommunikációs adatátviteli mennyiség exponenciális növekedésével az optikai összekapcsolási technológia felváltotta a hagyományos elektromos összekapcsolási technológiát, és a közepes és nagy távolságú, kis veszteségű, nagy sebességű átvitel mainstream technológiájává vált. Az optikai vevőoldal központi elemeként afotodetektoregyre magasabb követelményeket támaszt a nagysebességű teljesítményével szemben. Ezek közül a hullámvezetővel kapcsolt fotodetektor kis méretű, nagy sávszélességű, és könnyen integrálható más optoelektronikai eszközökkel, ami a nagysebességű fotodetektálás kutatásának fókusza. És ezek a legreprezentatívabb fotodetektorok a közeli infravörös kommunikációs sávban.
Az InGaAs az egyik ideális anyag a nagy sebességű ésnagy válaszidejű fotodetektorokElőször is, az InGaAs egy közvetlen tiltott sávú félvezető anyag, amelynek tiltott sávjának szélessége az In és Ga arányával szabályozható, lehetővé téve a különböző hullámhosszú optikai jelek detektálását. Közülük az In0,53Ga0,47As tökéletesen illeszkedik az InP szubsztrátrácshoz, és nagyon magas fényelnyelési együtthatóval rendelkezik az optikai kommunikációs sávban. Ez a legszélesebb körben használt anyag fotodetektorok előállítására, és a legkiemelkedőbb sötétárammal és érzékenységi teljesítménnyel is rendelkezik. Másodszor, mind az InGaAs, mind az InP anyagok viszonylag magas elektronsodródási sebességgel rendelkeznek, telített elektronsodródási sebességük egyaránt körülbelül 1×107 cm/s. Eközben bizonyos elektromos terek alatt az InGaAs és az InP anyagok elektronsebesség-túllépési hatásokat mutatnak, túllépési sebességük eléri a 4×107 cm/s, illetve a 6×107 cm/s értéket. Ez elősegíti a nagyobb keresztezési sávszélesség elérését. Jelenleg az InGaAs fotodetektorok a legelterjedtebb fotodetektorok az optikai kommunikációban. Kisebb méretű, hátsó beesésű és nagy sávszélességű felületi beesésérzékelőket is fejlesztettek, amelyeket főként olyan alkalmazásokban használnak, mint a nagy sebességű és nagy telítettségű mérések.
A csatolási módszereik korlátai miatt azonban a felületi beesésdetektorok nehezen integrálhatók más optoelektronikai eszközökkel. Ezért az optoelektronikai integráció iránti növekvő igény miatt a kiváló teljesítményű és integrációra alkalmas hullámvezető-csatolt InGaAs fotodetektorok fokozatosan a kutatások középpontjába kerültek. Ezek közül a 70 GHz-es és 110 GHz-es kereskedelmi forgalomban kapható InGaAs fotodetektor modulok szinte kivétel nélkül hullámvezető-csatolási struktúrákat alkalmaznak. Az aljzatanyagok különbségei szerint a hullámvezető-csatolt InGaAs fotodetektorok főként két típusba sorolhatók: INP-alapú és Si-alapú. Az InP-hordozókon epitaxiálisan rögzített anyag kiváló minőségű, és alkalmasabb nagy teljesítményű eszközök gyártására. A Si-hordozókra növesztett vagy ragasztott III-V csoportú anyagok esetében azonban az InGaAs anyagok és a Si-hordozók közötti különféle eltérések miatt az anyag- vagy határfelület minősége viszonylag gyenge, és az eszközök teljesítményében még jelentős a fejlesztési lehetőség.
Az eszköz InP helyett InGaAsP-t használ a kiürülési régió anyagaként. Bár ez bizonyos mértékig csökkenti az elektronok telítési sodródási sebességét, javítja a beeső fény hullámvezetőből az abszorpciós régióba való becsatolódását. Ugyanakkor az InGaAsP N-típusú kontakt rétege eltávolításra kerül, és a P-típusú felület mindkét oldalán egy kis rés alakul ki, ami hatékonyan fokozza a fénytérre gyakorolt kényszert. Ez elősegíti az eszköz nagyobb érzékenységének elérését.
Közzététel ideje: 2025. július 28.