InGaAs fotodetektori ievieš ātrdarbīgus fotodetektorus

Ātrgaitas fotodetektorus ieviešInGaAs fotodetektori

Ātrgaitas fotodetektorioptiskās komunikācijas jomā galvenokārt ietilpst III-V InGaAs fotodetektori un IV pilns Si un Ge/Si fotodetektoriPirmais ir tradicionāls tuvā infrasarkanā starojuma detektors, kas jau ilgu laiku ir dominējošs, savukārt otrais paļaujas uz silīcija optisko tehnoloģiju, lai kļūtu par uzlecošu zvaigzni, un pēdējos gados ir bijis karstais punkts starptautisko optoelektronikas pētījumu jomā. Turklāt strauji attīstās jauni detektori, kuru pamatā ir perovskīts, organiskie un divdimensiju materiāli, pateicoties to vienkāršai apstrādei, labai elastībai un regulējamām īpašībām. Starp šiem jaunajiem detektoriem un tradicionālajiem neorganiskajiem fotodetektoriem pastāv būtiskas atšķirības materiālu īpašībās un ražošanas procesos. Perovskīta detektoriem ir lieliskas gaismas absorbcijas īpašības un efektīva lādiņa transportēšanas spēja, organisko materiālu detektori tiek plaši izmantoti to zemo izmaksu un elastīgo elektronu dēļ, un divdimensiju materiālu detektori ir piesaistījuši lielu uzmanību to unikālo fizikālo īpašību un augstās nesēju mobilitātes dēļ. Tomēr, salīdzinot ar InGaAs un Si/Ge detektoriem, jaunie detektori joprojām ir jāuzlabo ilgtermiņa stabilitātes, ražošanas brieduma un integrācijas ziņā.

InGaAs ir viens no ideāliem materiāliem ātrdarbīgu un augstas reaģētspējas fotodetektoru realizēšanai. Pirmkārt, InGaAs ir tiešas joslas spraugas pusvadītāju materiāls, un tā joslas spraugas platumu var regulēt ar In un Ga attiecību, lai panāktu dažāda viļņa garuma optisko signālu noteikšanu. Starp tiem In0.53Ga0.47As lieliski atbilst InP substrāta režģim un tam ir liels gaismas absorbcijas koeficients optiskās komunikācijas joslā, kas visplašāk tiek izmantots ...fotodetektori, un arī tumšās strāvas un reaģētspējas rādītāji ir vislabākie. Otrkārt, gan InGaAs, gan InP materiāliem ir augsts elektronu dreifa ātrums, un to piesātinātā elektronu dreifa ātrums ir aptuveni 1 × 10⁻⁷ cm/s. Tajā pašā laikā InGaAs un InP materiāliem ir elektronu ātruma pārsniegšanas efekts noteiktā elektriskā laukā. Pārsniegšanas ātrumu var iedalīt 4 × 10⁻⁷ cm/s un 6 × 10⁻⁷ cm/s, kas veicina lielāka nesēja laika ierobežota joslas platuma realizāciju. Pašlaik InGaAs fotodetektors ir visizplatītākais fotodetektors optiskajai komunikācijai, un tirgū galvenokārt tiek izmantota virsmas krišanas savienošanas metode, un ir realizēti 25 Gbaud/s un 56 Gbaud/s virsmas krišanas detektoru produkti. Ir izstrādāti arī mazāka izmēra, pretkrišanas un liela joslas platuma virsmas krišanas detektori, kas galvenokārt ir piemēroti liela ātruma un augsta piesātinājuma lietojumprogrammām. Tomēr virsmas krišanas zondi ierobežo tās savienošanas režīms, un to ir grūti integrēt ar citām optoelektroniskām ierīcēm. Tāpēc, uzlabojoties optoelektroniskās integrācijas prasībām, pētījumu uzmanības centrā pakāpeniski ir kļuvuši viļņvadu savienoti InGaAs fotodetektori ar izcilu veiktspēju un piemēroti integrācijai, starp kuriem gandrīz visi komerciālie 70 GHz un 110 GHz InGaAs fotozondes moduļi izmanto viļņvadu savienotas struktūras. Atkarībā no dažādiem substrātu materiāliem viļņvadu savienojuma InGaAs fotoelektrisko zondi var iedalīt divās kategorijās: InP un Si. Epitaksiālajam materiālam uz InP substrāta ir augsta kvalitāte un tas ir piemērotāks augstas veiktspējas ierīču izgatavošanai. Tomēr dažādas neatbilstības starp III-V materiāliem, InGaAs materiāliem un Si substrātiem, kas audzēti vai līmēti uz Si substrātiem, noved pie relatīvi sliktas materiāla vai saskarnes kvalitātes, un ierīces veiktspējai joprojām ir lielas iespējas uzlaboties.