Højhastighedsfotodetektorer introduceres afInGaAs fotodetektorer
HøjhastighedsfotodetektorerInden for optisk kommunikation omfatter de primært III-V InGaAs fotodetektorer og IV fuld Si og Ge/Si-fotodetektorerFørstnævnte er en traditionel nær-infrarød detektor, som har været dominerende i lang tid, mens sidstnævnte er afhængig af siliciumoptisk teknologi for at blive en stigende stjerne og er et hotspot inden for international optoelektronikforskning i de senere år. Derudover udvikler nye detektorer baseret på perovskit, organiske og todimensionelle materialer sig hurtigt på grund af fordelene ved nem forarbejdning, god fleksibilitet og justerbare egenskaber. Der er betydelige forskelle mellem disse nye detektorer og traditionelle uorganiske fotodetektorer i materialeegenskaber og fremstillingsprocesser. Perovskitdetektorer har fremragende lysabsorptionsegenskaber og effektiv ladningstransportkapacitet, detektorer til organiske materialer anvendes i vid udstrækning på grund af deres lave omkostninger og fleksible elektroner, og detektorer til todimensionelle materialer har tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af deres unikke fysiske egenskaber og høje bærermobilitet. Sammenlignet med InGaAs- og Si/Ge-detektorer skal de nye detektorer dog stadig forbedres med hensyn til langsigtet stabilitet, produktionsmodenhed og integration.
InGaAs er et af de ideelle materialer til at realisere fotodetektorer med høj hastighed og høj respons. Først og fremmest er InGaAs et halvledermateriale med direkte båndgab, og dets båndgabsbredde kan reguleres af forholdet mellem In og Ga for at opnå detektion af optiske signaler med forskellige bølgelængder. Blandt dem er In0,53Ga0,47As perfekt matchet med substratgitteret i InP og har en stor lysabsorptionskoefficient i det optiske kommunikationsbånd, hvilket er det mest anvendte materiale til fremstilling affotodetektorer, og mørkestrømmen og responsiviteten er også den bedste. For det andet har begge InGaAs- og InP-materialer en høj elektrondrifthastighed, og deres mættede elektrondrifthastighed er omkring 1×107 cm/s. Samtidig har InGaAs- og InP-materialer en elektronhastighedsoverskridelseseffekt under et specifikt elektrisk felt. Overskridelseshastigheden kan opdeles i 4× 107 cm/s og 6×107 cm/s, hvilket er befordrende for at realisere en større tidsbegrænset båndbredde for bærebølgen. I øjeblikket er InGaAs-fotodetektoren den mest almindelige fotodetektor til optisk kommunikation, og overfladeindfaldskoblingsmetoden anvendes mest på markedet, og overfladeindfaldsdetektorprodukter på 25 Gbaud/s og 56 Gbaud/s er blevet realiseret. Der er også udviklet overfladeindfaldsdetektorer med mindre størrelse, bagindfald og stor båndbredde, som primært er egnede til applikationer med høj hastighed og høj mætning. Imidlertid er overfladeindfaldssonden begrænset af dens koblingstilstand og er vanskelig at integrere med andre optoelektroniske enheder. Med forbedringen af kravene til optoelektronisk integration er bølgelederkoblede InGaAs-fotodetektorer med fremragende ydeevne, der er egnede til integration, derfor gradvist blevet fokus for forskning, hvoraf næsten alle de kommercielle 70 GHz og 110 GHz InGaAs-fotoprobemoduler bruger bølgelederkoblede strukturer. I henhold til de forskellige substratmaterialer kan den bølgelederkoblede InGaAs-fotoelektriske probe opdeles i to kategorier: InP og Si. Det epitaksiale materiale på InP-substrat har høj kvalitet og er mere egnet til fremstilling af højtydende enheder. Imidlertid fører forskellige uoverensstemmelser mellem III-V-materialer, InGaAs-materialer og Si-substrater, der dyrkes eller bundet på Si-substrater, til relativt dårlig materiale- eller grænsefladekvalitet, og enhedens ydeevne er stadig stor for forbedring.
Opslagstidspunkt: 31. dec. 2024