Ātrgaitas fotodetektorus ievieš Ingaas fotodetektori

Ātrgaitas fotodetektorus ievadaIngaas fotodetektori

Ātrgaitas fotodetektoriOptiskās komunikācijas jomā galvenokārt ietilpst III-V ingaas fotodetektori un IV pilna Si un GE/SI fotodetektoriApvidū Pirmais ir tradicionāls tuvu infrasarkano staru detektors, kurš ilgu laiku dominē, savukārt otrais paļaujas uz silīcija optisko tehnoloģiju, lai kļūtu par pieaugošu zvaigzni, un pēdējos gados tā ir karsta vieta starptautisko optoelektronikas pētījumu jomā. Turklāt jauni detektori, kuru pamatā ir perovskīta, organiski un divdimensionāli materiāli, strauji attīstās, pateicoties ērtai apstrādei, labai elastībai un noskaņojamām īpašībām. Starp šiem jaunajiem detektoriem un tradicionālajiem neorganiskajiem fotodetektoriem ir būtiskas atšķirības materiālu īpašībās un ražošanas procesos. Perovskite detektoriem ir lieliskas gaismas absorbcijas īpašības un efektīva lādiņa transporta spēja, organisko materiālu detektorus plaši izmanto to zemo izmaksu un elastīgo elektronu dēļ, un divdimensiju materiālu detektori ir piesaistījuši lielu uzmanību to unikālo fizikālo īpašību un lielo pārvadātāju mobilitātei. Tomēr, salīdzinot ar Ingaas un Si/GE detektoriem, jaunie detektori joprojām ir jāuzlabo ilgtermiņa stabilitātes, ražošanas termiņa un integrācijas ziņā.

Ingaas ir viens no ideāliem materiāliem, lai realizētu lielas un augstas reakcijas fotodetektorus. Pirmkārt, InGaas ir tieša joslas pusvadītāju materiāls, un tā joslas platumu var regulēt ar attiecību starp IN un GA, lai panāktu dažādu viļņu garumu optisko signālu noteikšanu. Starp tiem In0.53GA0.47As ir lieliski saskaņots ar INP substrāta režģi, un tai ir liels gaismas absorbcijas koeficients optiskās sakaru joslā, kas ir visplašāk izmantots, sagatavojot tofotodetektori, un arī labākie ir tumšās strāvas un atsaucības veiktspēja. Otrkārt, gan Ingaas, gan INP materiāliem ir liels elektronu novirzes ātrums, un to piesātinātā elektronu novirzes ātrums ir aptuveni 1 × 107 cm/s. Tajā pašā laikā Ingaas un INP materiāliem ir elektronu ātruma pārsniegšanas efekts īpašā elektriskā laukā. Pārmērīgu ātrumu var iedalīt 4 × 107 cm/s un 6 × 107 cm/s, kas veicina lielāku nesēju ierobežotu joslas platumu. Pašlaik Ingaas fotodetektors ir visizplatītākais optiskās komunikācijas fotodetektors, un virsmas sastopamības savienojuma metode lielākoties tiek izmantota tirgū, un 25 gbaud/s un 56 gbaud/s virsmas sastopamības detektoru produkti ir realizēti. Ir izstrādāti arī mazāka izmēra, muguras sastopamības un lielas joslas platuma virsmas sastopamības detektori, kas galvenokārt ir piemēroti liela ātruma un liela piesātinājuma lietojumiem. Tomēr virsmas krītošo zondi ierobežo tā savienošanas režīms, un to ir grūti integrēt ar citām optoelektroniskām ierīcēm. Tāpēc, uzlabojot optoelektroniskās integrācijas prasības, viļņvada savienotie Ingaas fotodetektori ar izcilu sniegumu un piemēroti integrācijai pakāpeniski ir kļuvuši par pētījumu uzmanības centrā, starp kuriem komerciālie 70 GHz un 110 GHz ingaas fotoprobe moduļi gandrīz visi izmanto viļņu vadu savienotās struktūras. Saskaņā ar dažādiem substrāta materiāliem viļņvada savienojošo ingaas fotoelektrisko zondi var iedalīt divās kategorijās: INP un Si. Epitaksiālajam materiālam uz INP substrāta ir augsta kvalitāte, un tas ir vairāk piemērots augstas veiktspējas ierīču sagatavošanai. Tomēr dažādas neatbilstības starp III-V materiāliem, ingaas materiāliem un Si substrātiem, kas audzēti vai piesaistīti uz Si substrātiem, rada salīdzinoši sliktu materiālu vai interfeisa kvalitāti, un ierīces veiktspējai joprojām ir liela vieta uzlabošanai.