Високошвидкісні фотодетектори представленіInGaAs фотодетектори
Високошвидкісні фотодетекториУ галузі оптичного зв'язку переважно включають фотодетектори III-V класу InGaAs та повні кремнієві та германієві фотодетектори IV класу.Si фотодетекториПерший – це традиційний детектор ближнього інфрачервоного випромінювання, який домінував протягом тривалого часу, тоді як другий спирається на кремнієву оптичну технологію, щоб стати зіркою, що сходить, і є гарячою точкою в галузі міжнародних досліджень оптоелектроніки в останні роки. Крім того, нові детектори на основі перовскіту, органічних та двовимірних матеріалів швидко розвиваються завдяки перевагам легкої обробки, гарної гнучкості та налаштовуваних властивостей. Існують суттєві відмінності між цими новими детекторами та традиційними неорганічними фотодетекторами у властивостях матеріалів та виробничих процесах. Перовскітні детектори мають чудові характеристики поглинання світла та ефективну здатність до переносу заряду, детектори з органічних матеріалів широко використовуються завдяки своїй низькій вартості та гнучкості електронів, а детектори з двовимірних матеріалів привернули значну увагу завдяки своїм унікальним фізичним властивостям та високій рухливості носіїв заряду. Однак, порівняно з детекторами InGaAs та Si/Ge, нові детектори все ще потребують удосконалення з точки зору довгострокової стабільності, виробничої зрілості та інтеграції.
InGaAs є одним із ідеальних матеріалів для реалізації високошвидкісних фотодетекторів із високою чутливістю. Перш за все, InGaAs є напівпровідниковим матеріалом із прямою забороненою зоною, ширину якого можна регулювати співвідношенням між In та Ga для досягнення детектування оптичних сигналів різної довжини хвилі. Серед них In0.53Ga0.47As ідеально узгоджується з решіткою підкладки InP та має великий коефіцієнт поглинання світла в оптичній смузі зв'язку, що є найбільш широко використовуваним у виробництві...фотодетектори, а темновий струм та характеристики чуйності також найкращі. По-друге, матеріали InGaAs та InP мають високу швидкість дрейфу електронів, а їхня швидкість дрейфу насичення становить приблизно 1×107 см/с. Водночас, матеріали InGaAs та InP мають ефект перевищення швидкості електронів під дією певного електричного поля. Швидкість перевищення можна розділити на 4×107 см/с та 6×107 см/с, що сприяє реалізації більшої часово обмеженої смуги пропускання носіїв. Наразі фотодетектор InGaAs є найпоширенішим фотодетектором для оптичного зв'язку, і на ринку здебільшого використовується метод зв'язку поверхневого падіння, і були реалізовані продукти для поверхневих детекторів падіння зі швидкістю 25 Гбод/с та 56 Гбод/с. Також були розроблені поверхневі детектори падіння меншого розміру, зворотного падіння та широкосмугової дії, які в основному підходять для високошвидкісних застосувань та високого насичення. Однак зонд поверхневого падіння обмежений своїм режимом зв'язку та його важко інтегрувати з іншими оптоелектронними пристроями. Отже, з покращенням вимог до оптоелектронної інтеграції, хвилеводно-зв'язані фотодетектори InGaAs з відмінними характеристиками та придатними для інтеграції поступово стали предметом досліджень, серед яких майже всі комерційні модулі фотозондів InGaAs 70 ГГц та 110 ГГц використовують хвилеводно-зв'язані структури. Залежно від різних матеріалів підкладки, фотоелектричний зонд InGaAs з хвилеводно-зв'язаним зв'язком можна розділити на дві категорії: InP та Si. Епітаксійний матеріал на підкладці InP має високу якість і більше підходить для створення високопродуктивних пристроїв. Однак різні невідповідності між матеріалами III-V, матеріалами InGaAs та Si-підкладками, вирощеними або скріпленими на Si-підкладках, призводять до відносно низької якості матеріалу або інтерфейсу, і продуктивність пристрою все ще має великий потенціал для покращення.
Час публікації: 31 грудня 2024 р.