Didelės spartos fotodetektoriai pristatomiInGaAs fotodetektoriai
Didelės spartos fotodetektoriaioptinio ryšio srityje daugiausia naudojami III-V InGaAs fotodetektoriai ir IV pilno Si ir Ge/Si fotodetektoriaiPirmasis yra tradicinis artimojo infraraudonojo spektro detektorius, kuris ilgą laiką buvo dominuojantis, o antrasis, pasikliaudamas silicio optine technologija, tapo kylančia žvaigžde ir pastaraisiais metais yra tarptautinių optoelektronikos tyrimų srities karštuoju tašku. Be to, sparčiai vystosi nauji detektoriai, pagrįsti perovskitu, organinėmis ir dvimatės medžiagos, dėl lengvo apdorojimo, gero lankstumo ir derinamų savybių. Tarp šių naujų detektorių ir tradicinių neorganinių fotodetektorių yra didelių skirtumų medžiagų savybių ir gamybos procesų atžvilgiu. Perovskito detektoriai pasižymi puikiomis šviesos sugerties savybėmis ir efektyviu krūvio transportavimo pajėgumu, organinių medžiagų detektoriai plačiai naudojami dėl mažos kainos ir lanksčių elektronų, o dvimatės medžiagos detektoriai sulaukė daug dėmesio dėl unikalių fizinių savybių ir didelio krūvininkų judrumo. Tačiau, palyginti su InGaAs ir Si/Ge detektoriais, naujuosius detektorius vis dar reikia tobulinti ilgalaikio stabilumo, gamybos brandos ir integracijos požiūriu.
„InGaAs“ yra viena iš idealiausių medžiagų greitaeigiams ir didelio atsako fotodetektoriams gaminti. Visų pirma, „InGaAs“ yra tiesioginio draudžiamojo tarpo puslaidininkinė medžiaga, kurios draudžiamojo tarpo plotį galima reguliuoti In ir Ga santykiu, kad būtų galima aptikti skirtingo bangos ilgio optinius signalus. Iš jų In0,53Ga0,47As puikiai dera su InP substrato gardele ir turi didelį šviesos sugerties koeficientą optinio ryšio juostoje, todėl yra plačiausiai naudojamas gaminant...fotodetektoriai, o tamsiosios srovės ir reagavimo charakteristikos taip pat yra geriausios. Antra, tiek InGaAs, tiek InP medžiagos pasižymi dideliu elektronų dreifo greičiu, o jų sočiųjų elektronų dreifo greitis yra apie 1 × 10⁻⁷ cm/s. Tuo pačiu metu, veikiant tam tikram elektriniam laukui, InGaAs ir InP medžiagos pasižymi elektronų greičio viršijimo efektu. Viršijimo greitį galima suskirstyti į 4 × 10⁻⁷ cm/s ir 6 × 10⁻⁷ cm/s, o tai padeda pasiekti didesnį nešlio laiko atžvilgiu ribotą pralaidumą. Šiuo metu InGaAs fotodetektorius yra labiausiai paplitęs fotodetektorius optiniam ryšiui, o rinkoje dažniausiai naudojamas paviršiaus kritimo susiejimo metodas, sukurti 25 Gbaud/s ir 56 Gbaud/s paviršiaus kritimo detektoriai. Taip pat sukurti mažesnio dydžio, atgalinio kritimo ir didelio pralaidumo paviršiaus kritimo detektoriai, kurie daugiausia tinka didelio greičio ir didelio prisotinimo taikymams. Tačiau paviršiaus kritimo zondą riboja jo susiejimo būdas ir jį sunku integruoti su kitais optoelektroniniais prietaisais. Todėl, tobulėjant optoelektroninės integracijos reikalavimams, tyrimų objektas pamažu tapo puikių našumų ir integravimui tinkami bangolaidžiu sujungti InGaAs fotodetektoriai, iš kurių beveik visi komerciniai 70 GHz ir 110 GHz InGaAs fotozondų moduliai naudoja bangolaidžiu sujungtas struktūras. Pagal skirtingas substrato medžiagas bangolaidžiu sujungtus InGaAs fotoelektrinius zondus galima suskirstyti į dvi kategorijas: InP ir Si. Epitaksinė medžiaga ant InP substrato yra aukštos kokybės ir labiau tinkama didelio našumo įtaisų gamybai. Tačiau įvairūs neatitikimai tarp III-V medžiagų, InGaAs medžiagų ir ant Si substratų išaugintų arba suklijuotų Si substratų lemia santykinai prastą medžiagos ar sąsajos kokybę, o įtaiso veikimas dar turi daug ką tobulinti.
Įrašo laikas: 2024 m. gruodžio 31 d.