Pētniecības progressInGaAs fotodetektors
Līdz ar sakaru datu pārraides apjoma eksponenciālo pieaugumu optisko savienojumu tehnoloģija ir aizstājusi tradicionālās elektrisko savienojumu tehnoloģijas un kļuvusi par galveno tehnoloģiju vidēja un liela attāluma mazzudumu ātrgaitas pārraidei. Kā optiskā uztvērēja galvenā sastāvdaļa,fotodetektorsizvirza arvien augstākas prasības attiecībā uz ātrdarbīgu veiktspēju. Starp tiem viļņvadu savienotais fotodetektors ir mazs izmērs, ar lielu joslas platumu un viegli integrējams mikroshēmā ar citām optoelektroniskām ierīcēm, kas ir ātrdarbīgas fotodetekcijas pētījumu uzmanības centrā. Un tie ir visreprezentatīvākie fotodetektori tuvā infrasarkanā sakaru joslā.
InGaAs ir viens no ideālākajiem materiāliem ātrdarbīgas unaugstas reaģētspējas fotodetektoriPirmkārt, InGaAs ir tiešas joslas spraugas pusvadītāju materiāls, un tā joslas spraugas platumu var regulēt ar attiecību starp In un Ga, ļaujot noteikt dažāda viļņu garuma optiskos signālus. No tiem In0,53Ga0,47As lieliski atbilst InP substrāta režģim un tam ir ļoti augsts gaismas absorbcijas koeficients optiskās komunikācijas joslā. Tas ir visplašāk izmantots fotodetektoru sagatavošanā, un tam ir arī visizcilākā tumšās strāvas un jutības veiktspēja. Otrkārt, gan InGaAs, gan InP materiāliem ir relatīvi augsti elektronu dreifa ātrumi, un to piesātinātā elektronu dreifa ātrumi abi ir aptuveni 1 × 10⁷ cm/s. Tikmēr noteiktos elektriskajos laukos InGaAs un InP materiāliem piemīt elektronu ātruma pārsniegšanas efekti, un to pārsniegšanas ātrumi sasniedz attiecīgi 4 × 10⁷ cm/s un 6 × 10⁷ cm/s. Tas veicina lielāka šķērsošanas joslas platuma sasniegšanu. Pašlaik InGaAs fotodetektori ir visizplatītākie fotodetektori optiskajai komunikācijai. Ir izstrādāti arī mazāka izmēra, pretkritumu un liela joslas platuma virsmas incidentu detektori, kurus galvenokārt izmanto tādās lietojumprogrammās kā liels ātrums un augsta piesātinājuma vērtība.
Tomēr to savienošanas metožu ierobežojumu dēļ virsmas incidentu detektorus ir grūti integrēt ar citām optoelektroniskām ierīcēm. Tāpēc, pieaugot pieprasījumam pēc optoelektroniskās integrācijas, viļņvadu savienotie InGaAs fotodetektori ar izcilu veiktspēju un piemēroti integrācijai pakāpeniski ir kļuvuši par pētījumu uzmanības centru. Starp tiem komerciālie InGaAs fotodetektoru moduļi ar frekvenci 70 GHz un 110 GHz gandrīz visi izmanto viļņvadu savienojuma struktūras. Atkarībā no substrātu materiālu atšķirībām viļņvadu savienotos InGaAs fotodetektorus galvenokārt var iedalīt divos veidos: uz INP bāzes un uz Si bāzes. Materiāls, kas epitaksiāli uzklāts uz InP substrātiem, ir augstas kvalitātes un ir piemērotāks augstas veiktspējas ierīču ražošanai. Tomēr III-V grupas materiāliem, kas audzēti vai savienoti uz Si substrātiem, dažādu neatbilstību dēļ starp InGaAs materiāliem un Si substrātiem materiāla vai saskarnes kvalitāte ir relatīvi slikta, un ierīču veiktspēju joprojām var ievērojami uzlabot.
Ierīce noplicināšanas apgabala materiālam izmanto InGaAsP, nevis InP. Lai gan tas zināmā mērā samazina elektronu piesātinājuma dreifa ātrumu, tas uzlabo gaismas plūsmas sasaisti no viļņvada uz absorbcijas apgabalu. Vienlaikus tiek noņemts InGaAsP N veida kontakta slānis, un katrā P veida virsmas pusē tiek izveidota neliela atstarpe, efektīvi uzlabojot gaismas lauka ierobežojumu. Tas veicina ierīces lielākas jutības sasniegšanu.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 28. jūlijs