Napredak istraživanjaInGaAs fotodetektor
S eksponencijalnim rastom obima prijenosa komunikacijskih podataka, tehnologija optičkog međusobnog povezivanja zamijenila je tradicionalnu tehnologiju električnog međusobnog povezivanja i postala glavna tehnologija za prijenos velikim brzinama s malim gubicima na srednje i velike udaljenosti. Kao ključna komponenta optičkog prijemnog kraja,fotodetektorima sve veće zahtjeve za svoje performanse velike brzine. Među njima, fotodetektor spregnut s valovodom je male veličine, velike propusnosti i lako se integrira na čip s drugim optoelektronskim uređajima, što je fokus istraživanja fotodetekcije velike brzine. i najreprezentativniji su fotodetektori u bliskom infracrvenom komunikacijskom opsegu.
InGaAs je jedan od idealnih materijala za postizanje velike brzine ifotodetektori visokog odzivaPrvo, 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 se savršeno uklapa u rešetku InP supstrata i ima vrlo visok koeficijent apsorpcije svjetlosti u optičkom komunikacijskom pojasu. Najčešće se koristi u izradi fotodetektora, a također ima i 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. Trenutno su InGaAs fotodetektori najpopularniji fotodetektori za optičku komunikaciju. Razvijeni su i detektori površinskih upada manjih dimenzija, sa povratnim incidentom i širokom propusnošću, koji se uglavnom koriste u primjenama kao što su velike brzine i visoka zasićenost.
Međutim, zbog ograničenja njihovih metoda spajanja, detektore površinskog incidenta je teško integrirati s drugim optoelektronskim uređajima. Stoga, s rastućom potražnjom za optoelektronskom integracijom, valovodno spregnuti InGaAs fotodetektori 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 valovodno spregnute strukture. Prema razlici u materijalima podloge, valovodno spregnuti InGaAs fotodetektori mogu se uglavnom klasificirati u dvije vrste: na bazi INP-a i na bazi Si. Materijal epitaksijalni na InP podlogama ima visok kvalitet i pogodniji je za izradu visokoperformansnih uređaja. Međutim, za materijale III-V grupe uzgojene ili vezane na Si podlogama, zbog različitih neusklađenosti između InGaAs materijala i Si podloga, kvalitet materijala ili međupovršine je relativno loš i još uvijek postoji znatan prostor za poboljšanje performansi uređaja.
Uređaj koristi InGaAsP umjesto InP kao materijal za osiromašeno područje. Iako do određene mjere smanjuje brzinu zasićenja elektrona, poboljšava spajanje upadne svjetlosti iz valovoda u područje apsorpcije. Istovremeno, uklanja se kontaktni sloj N-tipa InGaAsP-a, a mali razmak se formira sa svake strane površine P-tipa, što efektivno povećava ograničenje svjetlosnog polja. To pogoduje postizanju veće osjetljivosti uređaja.
Vrijeme objave: 28. jula 2025.