Didelio greičio fotodetektoriai pristatomi InGaAs fotodetektoriais

Didelio greičio fotodetektoriai pristatomi pagalInGaAs fotodetektoriai

Didelės spartos fotodetektoriaioptinio ryšio srityje daugiausia yra III-V InGaAs fotodetektoriai ir IV pilni Si ir Ge/Si fotodetektoriai. Pirmasis yra tradicinis artimųjų infraraudonųjų spindulių detektorius, kuris dominuoja ilgą laiką, o antrasis remiasi silicio optine technologija, kad taptų kylančia žvaigžde, ir pastaraisiais metais yra karšta vieta tarptautinių optoelektronikos tyrimų srityje. Be to, nauji perovskito, organinių ir dvimačių medžiagų detektoriai sparčiai tobulinami dėl lengvo apdorojimo, gero lankstumo ir derinamų savybių. Tarp šių naujų detektorių ir tradicinių neorganinių fotodetektorių yra reikšmingų medžiagų savybių ir gamybos procesų skirtumų. Perovskito detektoriai pasižymi puikiomis šviesos sugerties charakteristikomis ir efektyviu krūvio pernešimo pajėgumu, organinių medžiagų detektoriai yra plačiai naudojami dėl pigių ir lanksčių elektronų, o dvimačiai medžiagų detektoriai sulaukė didelio dėmesio dėl savo unikalių fizinių savybių ir didelio nešiklio mobilumo. Tačiau, palyginti su InGaAs ir Si/Ge detektoriais, naujus detektorius dar reikia tobulinti ilgalaikio stabilumo, gamybos brandumo ir integracijos požiūriu.

InGaAs yra viena iš idealių medžiagų didelės spartos ir didelio atsako fotodetektoriams realizuoti. Visų pirma, InGaAs yra tiesioginio juostos tarpo puslaidininkinė medžiaga, o jos juostos plotį galima reguliuoti santykiu tarp In ir Ga, kad būtų galima aptikti skirtingų bangos ilgių optinius signalus. Tarp jų In0,53Ga0,47As puikiai suderinta su InP pagrindo grotelėmis ir turi didelį šviesos sugerties koeficientą optinio ryšio juostoje, kuri yra plačiausiai naudojama ruošiantfotodetektoriai, o tamsi srovė ir reagavimo efektyvumas taip pat yra geriausi. Antra, tiek InGaAs, tiek InP medžiagos turi didelį elektronų dreifo greitį, o jų sočiųjų elektronų dreifo greitis yra apie 1 × 107 cm/s. Tuo pačiu metu InGaAs ir InP medžiagos turi elektronų greičio viršijimo efektą esant tam tikram elektriniam laukui. Viršijimo greitį galima suskirstyti į 4 × 107 cm/s ir 6 × 107 cm/s, o tai padeda realizuoti didesnį nešiklio laiko pralaidumą. Šiuo metu InGaAs fotodetektorius yra labiausiai paplitęs optinio ryšio fotodetektorius, o rinkoje dažniausiai naudojamas paviršiaus kritimo sujungimo metodas, taip pat buvo realizuoti 25 Gbaud/s ir 56 Gbaud/s paviršiaus kritimo detektoriaus gaminiai. Taip pat buvo sukurti mažesnio dydžio, atgalinio kritimo ir didelio dažnių juostos pločio paviršiaus kritimo detektoriai, kurie daugiausia tinka didelės spartos ir didelio sodrumo programoms. Tačiau paviršių krintantį zondą riboja jo sujungimo režimas ir jį sunku integruoti su kitais optoelektroniniais prietaisais. Todėl, tobulėjant optoelektroninės integracijos reikalavimams, bangolaidis sujungti InGaAs fotodetektoriai, pasižymintys puikiu našumu ir tinkami integracijai, palaipsniui tapo tyrimų centru, tarp kurių beveik visi komerciniai 70 GHz ir 110 GHz InGaAs fotozondo moduliai naudoja bangolaidžių sujungtas struktūras. Atsižvelgiant į skirtingas substrato medžiagas, bangolaidžio jungties InGaAs fotoelektrinis zondas gali būti suskirstytas į dvi kategorijas: InP ir Si. Epitaksinė medžiaga ant InP substrato yra aukštos kokybės ir labiau tinka didelio našumo prietaisams ruošti. Tačiau įvairūs neatitikimai tarp III-V medžiagų, InGaAs medžiagų ir Si substratų, auginamų arba surištų ant Si substratų, sąlygoja santykinai prastą medžiagos ar sąsajos kokybę, o įrenginio veikimas vis dar turi daug galimybių tobulėti.