PristatytiInGaAs fotodetektorius
„InGaAs“ yra viena iš idealiausių medžiagų, norint pasiekti didelį atsaką irdidelės spartos fotodetektoriusPirma, „InGaAs“ yra tiesioginės draudžiamosios juostos puslaidininkinė medžiaga, o jos draudžiamosios juostos plotį galima reguliuoti In ir Ga santykiu, todėl galima aptikti skirtingo bangos ilgio optinius signalus. Iš jų In0,53Ga0,47As puikiai dera su InP substrato gardele ir turi labai didelį šviesos sugerties koeficientą optinio ryšio juostoje. Ji yra plačiausiai naudojama ruošiant...fotodetektoriusir taip pat pasižymi išskirtinėmis tamsiosios srovės ir jautrumo savybėmis. Antra, tiek InGaAs, tiek InP medžiagos pasižymi santykinai dideliais elektronų dreifo greičiais, o jų sočiųjų elektronų dreifo greičiai yra maždaug 1 × 10⁷ cm/s. Tuo tarpu, veikiant tam tikriems elektriniams laukams, InGaAs ir InP medžiagos pasižymi elektronų greičio viršijimo efektu, o jų greičio viršijimo greičiai siekia atitinkamai 4 × 10⁷ cm/s ir 6 × 10⁷ cm/s. Tai padeda pasiekti didesnį kirtimo pralaidumą. Šiuo metu InGaAs fotodetektoriai yra labiausiai paplitęs fotodetektorius optiniam ryšiui. Rinkoje labiausiai paplitęs yra paviršiaus kritimo susiejimo metodas. Paviršiaus kritimo detektoriai, kurių greitis yra 25 Gaud/s ir 56 Gaud/s, jau gali būti gaminami masiškai. Taip pat buvo sukurti mažesnio dydžio, atgal krintantys ir didelio pralaidumo paviršiaus kritimo detektoriai, daugiausia skirti tokioms reikmėms kaip didelis greitis ir didelė sotis. Tačiau dėl savo sujungimo metodų apribojimų paviršinius kritimo detektorius sunku integruoti su kitais optoelektroniniais prietaisais. Todėl, didėjant optoelektroninės integracijos poreikiui, tyrimų objektas pamažu tapo puikių našumų ir integravimui tinkami bangolaidžiai sujungti InGaAs fotodetektoriai. Iš jų beveik visi komerciniai 70 GHz ir 110 GHz InGaAs fotodetektorių moduliai naudoja bangolaidžių sujungimo struktūras. Pagal substrato medžiagų skirtumus, bangolaidžiai sujungti InGaAs fotodetektoriai daugiausia gali būti suskirstyti į du tipus: INP pagrindu ir Si pagrindu. Epitaksinė medžiaga ant InP substrato yra aukštos kokybės ir labiau tinka didelio našumo įtaisų gamybai. Tačiau III-V grupės medžiagų, auginamų arba klijuojamų ant Si substrato, atveju dėl įvairių neatitikimų tarp InGaAs medžiagų ir Si substratų medžiagos arba sąsajos kokybė yra gana prasta, ir dar yra daug erdvės įtaisų našumui tobulinti.
Fotodetektoriaus stabilumas įvairiose taikymo aplinkose, ypač ekstremaliomis sąlygomis, taip pat yra vienas iš pagrindinių veiksnių praktiniame pritaikyme. Pastaraisiais metais nauji detektorių tipai, tokie kaip perovskitas, organinės ir dvimatės medžiagos, kurie sulaukė daug dėmesio, vis dar susiduria su daugeliu iššūkių, susijusių su ilgalaikiu stabilumu, nes pačios medžiagos lengvai veikiamos aplinkos veiksnių. Tuo tarpu naujų medžiagų integravimo procesas dar nėra subrendęs, todėl vis dar reikalingi tolesni tyrimai didelio masto gamybai ir veikimo nuoseklumui užtikrinti.
Nors induktorių įdiegimas šiuo metu gali efektyviai padidinti įrenginių pralaidumą, tai nėra populiarus skaitmeninio optinio ryšio sistemose. Todėl viena iš didelės spartos fotodetektorių tyrimų krypčių yra tai, kaip išvengti neigiamo poveikio ir dar labiau sumažinti įrenginio parazitinius RC parametrus. Antra, didėjant bangolaidžiu sujungtų fotodetektorių pralaidumui, vėl pradeda ryškėti pralaidumo ir jautrumo apribojimas. Nors buvo pranešta apie Ge/Si fotodetektorius ir InGaAs fotodetektorius, kurių 3 dB pralaidumas viršija 200 GHz, jų jautrumas nėra patenkinamas. Kaip padidinti pralaidumą išlaikant gerą jautrumą, yra svarbi tyrimų tema, kuriai spręsti gali prireikti naujų, su procesais suderinamų medžiagų (didelio judrumo ir didelio sugerties koeficiento) arba naujų didelės spartos įrenginių struktūrų. Be to, didėjant įrenginio pralaidumui, detektorių taikymo mikrobangų fotoninėse jungtyse scenarijai palaipsniui didės. Skirtingai nuo mažo optinio kritimo galios ir didelio jautrumo aptikimo optiniame ryšyje, šis scenarijus, pagrįstas dideliu pralaidumu, turi didelį soties galios poreikį didelės galios kritimui. Tačiau didelio pralaidumo įtaisai paprastai yra mažo dydžio, todėl nėra lengva pagaminti didelės spartos ir didelės įsotinimo galios fotodetektorius, be to, gali prireikti tolesnių inovacijų įtaisų krūvininkų ištraukimo ir šilumos išsklaidymo srityse. Galiausiai, didelės spartos detektorių tamsiosios srovės mažinimas išlieka problema, kurią turi išspręsti fotodetektoriai su gardelės neatitikimu. Tamsioji srovė daugiausia susijusi su kristalo kokybe ir medžiagos paviršiaus būkle. Todėl tokiems pagrindiniams procesams kaip aukštos kokybės heteroepitaksija ar sujungimas gardelės neatitikimo sistemose reikia daugiau tyrimų ir investicijų.
Įrašo laikas: 2025 m. rugpjūčio 20 d.