Za optoelektroniku sa silicijumom, silikonskim fotodetektorima
FotodetektoriPretvorite svjetlosne signale u električne signale, a kako brzine prijenosa podataka i dalje poboljšavaju, velike brzine, integrirani sa silikonskim optoelektronskim platformama postale su ključne za podatke za sljedeće generacije i telekomunikacijske mreže. Ovaj članak pružit će pregled naprednih fotodetektora velike brzine, s naglaskom na njemačkim hermanijama silicijuma (GE ili SI fotodeter)Silicijski fotodetektoriza integrisanu optoelektroničku tehnologiju.
Germanium je atraktivan materijal za gotovo infracrvenu detekciju svjetla na silikonskim platformama, jer je kompatibilan s CMOS procesima i ima izuzetno jaku apsorpciju na telekomunikacijskim valnim duljinama. Najčešća struktura fotodetektora GE / SI je pin dioda, u kojoj je unutarnji germanijumski sendvič između regija P-tipa i N-tipa.
Struktura uređaja Slika 1 prikazuje tipičnu vertikalnu pinu iliSi fotodetektorStruktura:
Glavne karakteristike uključuju: njemački sloj koji se upijaju na silicijum supstrat; Koristi se za prikupljanje p i n kontakata prevoznika naboja; Spojka valovoda za efikasnu apsorpciju svjetlosti.
Epiticalni rast: Uzgoj visokokvalitetnog germanijuma na silicijum izazovan je zbog 4,2% rešetke između dva materijala. Obično se koristi proces rasta sa dva koraka: niska temperatura (300-400 ° C) rast pufernog sloja i visoka temperatura (iznad 600 ° C) taloženje Germaniuma. Ova metoda pomaže u kontroli dislokacija navoja uzrokovanih neusklađenim rešetkima. Iskrivanje nakon rasta na 800-900 ° C dalje smanjuje gustoću dislokacije navoja na oko 10 ^ 7 cm ^ -2. Karakteristike performansi: Najnapredniji GE / SI PIN fotodeter može postići: Odgovornost,> 0.8a / W na 1550 Nm; Širina pojasa,> 60 GHz; Tamna struja, <1 μA na -1 V pristranosti.
Integracija sa silikonskim optoelektronskim platformama
IntegracijaBrzi fotodetektoriSa silikonskim optoelektronskim platformama omogućuje napredne optičke primopredajenice i međusobno povezivanje. Dvije glavne metode integracije su sljedeće: prednja integracija (feol), gdje se fotodektor i tranzistor istovremeno proizvede na silikonskom podlogu koji omogućava za preradu visokoj temperaturi, ali zauzeti područje čipa. Back-End integracija (beol). Fotodetektori su proizvedeni na vrhu metala kako bi se izbjegle smetnje u CMOS, ali su ograničeni na niže temperature obrade.
Slika 2: Odzivnost i propusnost velike brzine GE / SI fotodetektor
Primjena podataka
Fotodektori velike brzine su ključna komponenta u sljedećoj generaciji interkonekcije podatkovnog centra. Glavne aplikacije uključuju: optički primopredajnik: 100g, 400g i viših stopa, koristeći modulaciju PAM-4; AVisok fotodektor(> 50 GHz) je obavezno.
Silicijumski optoelektronski integrirani krug: monolitna integracija detektora modulatorom i drugim komponentama; Kompaktan, visoki performans optički motor.
Distribuirana arhitektura: optička međusobna povezanost između distribuiranog računala, skladištenja i skladištenja; Vožnja potražnje za energetski učinkovitim, fotodetektorima visokog propusnosti.
Budući izgledi
Budućnost integrisanog optoelektronskog fotodetektora velike brzine pokazat će sljedeće trendove:
Veće stope podataka: Vožnja razvoja 800g i 1.6T primopredajnika; Potrebni su fotodetektori s širinom širine većim od 100 GHz.
Poboljšana integracija: Jednostruka čipa integracija III-V materijala i silikona; Napredna tehnologija 3D integracije.
Novi materijali: Istraživanje dvodimenzionalnih materijala (kao što su grafen) za otkrivanje ultra i ultra. Nova grupa Grupe IV za proširenu pokrivenost talasne dužine.
Primjene u nastajanju: Lidar i druge aplikacije osjetljivosti voze razvoj APD-a; Mikrovalne fotonske aplikacije koje zahtijevaju visoki fotodektori za linearnosti.
Brzi fotodetektori, posebno GE ili SI fotodetektori postali su ključni pokretač optoelektronike na bazi silikona i optičke komunikacije sljedeće generacije. Nastavak napretka u materijalima, dizajnu uređaja i integracijskih tehnologija važni su za ispunjavanje rastućih zahtjeva propusnih propusnosti budućih podataka i telekomunikacijskih mreža. Kako se polje i dalje razvija, možemo očekivati da ćemo vidjeti fotodetektore s većom širinom pojasa, niže buke i bešavne integracije s elektroničkim i fotoničkim krugovima.
Vrijeme post: januar-20-2025