Uvode se fotodetektori velike brzineInGaAs fotodetektori
Brzi fotodetektoriu području optičke komunikacije uglavnom uključuju III-V InGaAs fotodetektore i IV pune Si i Ge/Si fotodetektoriPrvi je tradicionalni detektor bliskog infracrvenog zračenja, koji je dugo bio dominantan, dok se drugi oslanja na silicijsku optičku tehnologiju kako bi postao zvijezda u usponu i posljednjih je godina žarište u području međunarodnih istraživanja optoelektronike. Osim toga, novi detektori temeljeni na perovskitu, organskim i dvodimenzionalnim materijalima brzo se razvijaju zbog prednosti jednostavne obrade, dobre fleksibilnosti i podesivih svojstava. Postoje značajne razlike između ovih novih detektora i tradicionalnih anorganskih fotodetektora u svojstvima materijala i proizvodnim procesima. Perovskitni detektori imaju izvrsne karakteristike apsorpcije svjetlosti i učinkovit kapacitet prijenosa naboja, detektori organskih materijala široko se koriste zbog svoje niske cijene i fleksibilnih elektrona, a detektori dvodimenzionalnih materijala privukli su veliku pozornost zbog svojih jedinstvenih fizičkih svojstava i visoke pokretljivosti nosioca. Međutim, u usporedbi s InGaAs i Si/Ge detektorima, nove detektore još uvijek treba poboljšati u smislu dugoročne stabilnosti, zrelosti proizvodnje i integracije.
InGaAs je jedan od idealnih materijala za realizaciju fotodetektora velike brzine i visokog odziva. Prije svega, InGaAs je poluvodički materijal s izravnim energetskim razmakom, a širina njegovog energetskog razmaka može se regulirati omjerom između In i Ga kako bi se postigla detekcija optičkih signala različitih valnih duljina. Među njima, In0.53Ga0.47As savršeno se podudara s rešetkom podloge InP i ima veliki koeficijent apsorpcije svjetlosti u optičkom komunikacijskom pojasu, koji se najčešće koristi u pripremi...fotodetektori, a performanse tamne struje i odziva su također najbolje. Drugo, InGaAs i InP materijali imaju visoku brzinu drifta elektrona, a njihova zasićena brzina drifta elektrona je oko 1 × 107 cm/s. Istovremeno, InGaAs i InP materijali imaju efekt prekoračenja brzine elektrona pod specifičnim električnim poljem. Brzina prekoračenja može se podijeliti na 4 × 107 cm/s i 6 × 107 cm/s, što pogoduje ostvarivanju veće vremenski ograničene propusnosti nosioca. Trenutno je InGaAs fotodetektor najpopularniji fotodetektor za optičku komunikaciju, a metoda spajanja površinskog upada uglavnom se koristi na tržištu, a realizirani su proizvodi detektora površinskog upada od 25 Gbaud/s i 56 Gbaud/s. Razvijeni su i detektori površinskog upada manje veličine, povratnog upada i velike propusnosti, koji su uglavnom prikladni za primjene velike brzine i visokog zasićenja. Međutim, sonda za površinski upad ograničena je svojim načinom spajanja i teško ju je integrirati s drugim optoelektroničkim uređajima. Stoga su, s poboljšanjem zahtjeva za optoelektroničku integraciju, valovodno spojeni InGaAs fotodetektori s izvrsnim performansama i prikladni za integraciju postupno postali fokus istraživanja, među kojima komercijalni 70 GHz i 110 GHz InGaAs fotoelektrični moduli sondi gotovo svi koriste valovodno spojene strukture. Prema različitim materijalima podloge, valovodno spojena InGaAs fotoelektrična sonda može se podijeliti u dvije kategorije: InP i Si. Epitaksijalni materijal na InP podlozi ima visoku kvalitetu i prikladniji je za izradu visokoučinkovitih uređaja. Međutim, različite neusklađenosti između III-V materijala, InGaAs materijala i Si podloga uzgojenih ili spojenih na Si podlogama dovode do relativno loše kvalitete materijala ili međupovršine, a performanse uređaja još uvijek imaju veliki prostor za poboljšanje.
Vrijeme objave: 31. prosinca 2024.