Hogesnelheidsfotodetectoren worden geïntroduceerd doorInGaAs-fotodetectoren
Snelle fotodetectorenop het gebied van optische communicatie omvatten voornamelijk III-V InGaAs-fotodetectoren en IV volledige Si en Ge/Si fotodetectoren. De eerste is een traditionele nabij-infrarooddetector, die al lange tijd dominant is, terwijl de laatste afhankelijk is van optische siliciumtechnologie om een rijzende ster te worden, en de afgelopen jaren een hotspot is op het gebied van internationaal opto-elektronicaonderzoek. Bovendien ontwikkelen nieuwe detectoren op basis van perovskiet, organische en tweedimensionale materialen zich snel vanwege de voordelen van eenvoudige verwerking, goede flexibiliteit en afstembare eigenschappen. Er zijn aanzienlijke verschillen tussen deze nieuwe detectoren en traditionele anorganische fotodetectoren wat betreft materiaaleigenschappen en productieprocessen. Perovskietdetectoren hebben uitstekende lichtabsorptiekarakteristieken en efficiënte ladingstransportcapaciteit, detectoren voor organische materialen worden veel gebruikt vanwege hun lage kosten en flexibele elektronen, en tweedimensionale materiaaldetectoren hebben veel aandacht getrokken vanwege hun unieke fysieke eigenschappen en hoge dragermobiliteit. Vergeleken met InGaAs- en Si/Ge-detectoren moeten de nieuwe detectoren echter nog steeds worden verbeterd in termen van stabiliteit op lange termijn, volwassenheid van de productie en integratie.
InGaAs is een van de ideale materialen voor het realiseren van fotodetectoren met hoge snelheid en hoge respons. Allereerst is InGaAs een halfgeleidermateriaal met directe bandafstand, en de bandbreedte ervan kan worden geregeld door de verhouding tussen In en Ga om de detectie van optische signalen met verschillende golflengten te bereiken. Onder hen is In0.53Ga0.47As perfect afgestemd op het substraatrooster van InP en heeft het een grote lichtabsorptiecoëfficiënt in de optische communicatieband, die het meest wordt gebruikt bij de bereiding vanfotodetectoren, en de donkerstroom- en reactievermogenprestaties zijn ook de beste. Ten tweede hebben InGaAs- en InP-materialen beide een hoge elektronendriftsnelheid, en hun verzadigde elektronendriftsnelheid is ongeveer 1 x 107 cm/s. Tegelijkertijd hebben InGaAs- en InP-materialen een doorschietend effect op de elektronensnelheid onder een specifiek elektrisch veld. De overshootsnelheid kan worden verdeeld in 4× 107 cm/s en 6×107 cm/s, wat bevorderlijk is voor het realiseren van een grotere, in de tijd beperkte bandbreedte. Momenteel is de InGaAs-fotodetector de meest gangbare fotodetector voor optische communicatie, en de koppelingsmethode voor oppervlakte-inval wordt meestal op de markt gebruikt, en de 25 Gbaud/s en 56 Gbaud/s detectorproducten voor oppervlakte-inval zijn gerealiseerd. Er zijn ook oppervlakte-invaldetectoren met een kleiner formaat, achterinval en grote bandbreedte ontwikkeld, die voornamelijk geschikt zijn voor toepassingen met hoge snelheid en hoge verzadiging. De sonde voor invallen aan het oppervlak wordt echter beperkt door zijn koppelingsmodus en is moeilijk te integreren met andere opto-elektronische apparaten. Daarom zijn, met de verbetering van de opto-elektronische integratievereisten, golfgeleider-gekoppelde InGaAs-fotodetectoren met uitstekende prestaties en geschikt voor integratie geleidelijk de focus van onderzoek geworden, waarbij de commerciële 70 GHz en 110 GHz InGaAs-fotosondemodules bijna allemaal gebruik maken van golfgeleider-gekoppelde structuren. Afhankelijk van de verschillende substraatmaterialen kan de InGaAs foto-elektrische sonde met golfgeleiderkoppeling in twee categorieën worden verdeeld: InP en Si. Het epitaxiale materiaal op InP-substraat heeft een hoge kwaliteit en is beter geschikt voor de bereiding van hoogwaardige apparaten. Verschillende mismatches tussen III-V-materialen, InGaAs-materialen en Si-substraten die op Si-substraten zijn gegroeid of gebonden, leiden echter tot een relatief slechte materiaal- of interfacekwaliteit, en de prestaties van het apparaat hebben nog steeds veel ruimte voor verbetering.
Posttijd: 31 december 2024