Onderzoeksvoortgang vanInGaAs-fotodetector
Met de exponentiële groei van het volume aan communicatiedatatransmissie heeft optische interconnectietechnologie de traditionele elektrische interconnectietechnologie vervangen en is het de belangrijkste technologie geworden voor middellange en lange afstanden met laag verlies en hoge snelheid. Als kerncomponent van de optische ontvangstzijde, defotodetectorstelt steeds hogere eisen aan zijn hogesnelheidsprestaties. De golfgeleidergekoppelde fotodetector is bijvoorbeeld klein van formaat, heeft een hoge bandbreedte en is eenvoudig te integreren op de chip met andere opto-elektronische apparaten, wat het onderzoeksgebied is van hogesnelheidsfotodetectie. Ze zijn de meest representatieve fotodetectoren in de nabij-infrarood communicatieband.
InGaAs is een van de ideale materialen voor het bereiken van hoge snelheden enfotodetectoren met hoge responsTen eerste is InGaAs een halfgeleidermateriaal met directe bandgap, en de bandgapbreedte kan worden geregeld door de verhouding tussen In en Ga, waardoor optische signalen van verschillende golflengten kunnen worden gedetecteerd. Van deze materialen is In0,53Ga0,47As perfect afgestemd op het InP-substraatrooster en heeft het een zeer hoge lichtabsorptiecoëfficiënt in de optische communicatieband. Het is het meest gebruikte materiaal bij de vervaardiging van fotodetectoren en heeft ook de meest uitstekende donkerstroom- en responsiviteitsprestaties. Ten tweede hebben zowel InGaAs- als InP-materialen relatief hoge elektronendriftsnelheden, waarbij hun verzadigde elektronendriftsnelheden beide ongeveer 1×107 cm/s bedragen. Ondertussen vertonen InGaAs- en InP-materialen onder specifieke elektrische velden overshoot-effecten van de elektronensnelheid, waarbij hun overshoot-snelheden respectievelijk 4×107 cm/s en 6×107 cm/s bereiken. Het is bevorderlijk voor het bereiken van een hogere kruisingsbandbreedte. Momenteel zijn InGaAs-fotodetectoren de meest gangbare fotodetectoren voor optische communicatie. Er zijn ook kleinere, terugvallende en oppervlaktedetectoren met een hoge bandbreedte ontwikkeld, die voornamelijk worden gebruikt in toepassingen zoals hoge snelheid en hoge verzadiging.
Vanwege de beperkingen van hun koppelingsmethoden zijn oppervlaktedetectoren echter moeilijk te integreren met andere opto-elektronische apparaten. Daarom zijn, met de toenemende vraag naar opto-elektronische integratie, golfgeleidergekoppelde InGaAs-fotodetectoren met uitstekende prestaties en geschikt voor integratie geleidelijk het focuspunt van onderzoek geworden. Commerciële InGaAs-fotodetectormodules van 70 GHz en 110 GHz maken bijna allemaal gebruik van golfgeleiderkoppelingsstructuren. Afhankelijk van het verschil in substraatmaterialen kunnen golfgeleidergekoppelde InGaAs-fotodetectoren hoofdzakelijk worden ingedeeld in twee typen: INP-gebaseerd en Si-gebaseerd. Het epitaxiale materiaal op InP-substraten is van hoge kwaliteit en is geschikter voor de fabricage van hoogwaardige apparaten. Voor materialen uit groep III-V die op Si-substraten worden gekweekt of gebonden, is de materiaal- of interfacekwaliteit echter relatief slecht vanwege verschillende mismatches tussen InGaAs-materialen en Si-substraten, en is er nog aanzienlijke ruimte voor verbetering in de prestaties van de apparaten.
Het apparaat gebruikt InGaAsP in plaats van InP als materiaal voor de depletiezone. Hoewel dit de verzadigingsdriftsnelheid van elektronen enigszins vermindert, verbetert het de koppeling van invallend licht van de golfgeleider naar de absorptiezone. Tegelijkertijd wordt de InGaAsP N-type contactlaag verwijderd en ontstaat er een kleine opening aan beide zijden van het P-type oppervlak, waardoor de beperking van het lichtveld effectief wordt verbeterd. Dit draagt bij aan een hogere responsiviteit van het apparaat.
Plaatsingstijd: 28-07-2025