UvestiInGaAs fotodetektor
InGaAs je jedan od idealnih materijala za postizanje visokog odziva ifotodetektor velike brzinePrvo, InGaAs je poluprovodnički materijal s direktnim energetskim procijepom, a širina njegovog energetskog procijepa može se regulirati omjerom između In i Ga, što omogućava detekciju optičkih signala različitih valnih duljina. Među njima, In0.53Ga0.47As je savršeno usklađen s rešetkom InP supstrata i ima vrlo visok koeficijent apsorpcije svjetlosti u optičkom komunikacijskom pojasu. Najšire se koristi u pripremi...fotodetektori također ima najizuzetnije performanse tamne struje i osjetljivosti. Drugo, i InGaAs i InP materijali imaju relativno visoke brzine drifta elektrona, pri čemu su im zasićene brzine drifta elektrona približno 1×107cm/s. U međuvremenu, pod specifičnim električnim poljima, InGaAs i InP materijali pokazuju efekte prekoračenja brzine elektrona, pri čemu njihove brzine prekoračenja dostižu 4×107cm/s i 6×107cm/s respektivno. To pogoduje postizanju većeg propusnog opsega ukrštanja. Trenutno su InGaAs fotodetektori najpopularniji fotodetektor za optičku komunikaciju. Na tržištu je najčešća metoda spajanja površinskih incidenta. Proizvodi detektora površinskih incidenta sa 25 Gaud/s i 56 Gaud/s već se mogu masovno proizvoditi. Razvijeni su i detektori površinskih incidenta manjih dimenzija, sa pozadinskim incidentom i velikom propusnom širinom, uglavnom za primjene kao što su velika brzina i visoka zasićenost. Međutim, zbog ograničenja njihovih metoda spajanja, detektore površinskih incidenta je teško integrirati s drugim optoelektronskim uređajima. Stoga, s rastućom potražnjom za optoelektronskom integracijom, InGaAs fotodetektori spregnuti valovodom s odličnim performansama i pogodnim za integraciju postepeno su postali fokus istraživanja. Među njima, komercijalni InGaAs fotodetektorski moduli od 70GHz i 110GHz gotovo svi usvajaju strukture sprege valovodom. Prema razlici u materijalima supstrata, InGaAs fotodetektori spregnuti valovodom mogu se uglavnom klasificirati u dvije vrste: na bazi INP-a i na bazi Si. Materijal epitaksijalni na InP supstratima ima visok kvalitet i pogodniji je za izradu visokoperformansnih uređaja. Međutim, za materijale III-V grupe uzgojene ili vezane na Si supstratima, zbog različitih neusklađenosti između InGaAs materijala i Si supstrata, kvalitet materijala ili međupovršine je relativno loš i još uvijek postoji znatan prostor za poboljšanje performansi uređaja.
Stabilnost fotodetektora u različitim okruženjima primjene, posebno u ekstremnim uslovima, također je jedan od ključnih faktora u praktičnim primjenama. Posljednjih godina, novi tipovi detektora poput perovskita, organskih i dvodimenzionalnih materijala, koji su privukli mnogo pažnje, i dalje se suočavaju s mnogim izazovima u pogledu dugoročne stabilnosti zbog činjenice da su sami materijali lako podložni utjecaju faktora okoline. U međuvremenu, proces integracije novih materijala još uvijek nije zreo i potrebna su daljnja istraživanja za proizvodnju velikih razmjera i konzistentnost performansi.
Iako uvođenje induktora trenutno može efikasno povećati propusni opseg uređaja, ono nije popularno u digitalnim optičkim komunikacijskim sistemima. Stoga je jedan od istraživačkih pravaca brzih fotodetektora kako izbjeći negativne uticaje radi daljnjeg smanjenja parazitskih RC parametara uređaja. Drugo, kako se propusni opseg fotodetektora spregnutih sa talasovodom nastavlja povećavati, ograničenje između propusnog opsega i odziva ponovo počinje da se pojavljuje. Iako su prijavljeni Ge/Si fotodetektori i InGaAs fotodetektori sa propusnim opsegom od 3dB koji prelazi 200GHz, njihovi odzivi nisu zadovoljavajući. Kako povećati propusni opseg uz održavanje dobrog odziva važna je istraživačka tema, koja može zahtijevati uvođenje novih materijala kompatibilnih sa procesom (visoka mobilnost i visok koeficijent apsorpcije) ili novih struktura brzih uređaja. Osim toga, kako se propusni opseg uređaja povećava, scenariji primjene detektora u mikrotalasnim fotonskim vezama će se postepeno povećavati. Za razliku od malog upada optičke snage i detekcije visoke osjetljivosti u optičkoj komunikaciji, ovaj scenario, na osnovu velikog propusnog opsega, ima visoku potražnju za snagom zasićenja za upad velike snage. Međutim, uređaji sa velikim propusnim opsegom obično usvajaju strukture malih dimenzija, tako da nije lako proizvesti fotodetektore velike brzine i velike snage zasićenja, te mogu biti potrebne daljnje inovacije u ekstrakciji nosioca i odvođenju topline uređaja. Konačno, smanjenje tamne struje detektora velike brzine ostaje problem koji fotodetektori sa neusklađenošću rešetke moraju riješiti. Tamna struja je uglavnom povezana sa kvalitetom kristala i površinskim stanjem materijala. Stoga, ključni procesi poput visokokvalitetne heteroepitaksije ili vezivanja u sistemima sa neusklađenošću rešetke zahtijevaju više istraživanja i ulaganja.
Vrijeme objave: 20. avg. 2025.