Højhastigheds fotodetektorer introduceres afInGaAs fotodetektorer
Højhastigheds fotodetektorerinden for optisk kommunikation omfatter hovedsageligt III-V InGaAs fotodetektorer og IV fuld Si og Ge/Si fotodetektorer. Førstnævnte er en traditionel nær infrarød detektor, som har været dominerende i lang tid, mens sidstnævnte er afhængig af silicium optisk teknologi for at blive en stigende stjerne, og er et hot spot 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 behandling, god fleksibilitet og afstembare egenskaber. Der er betydelige forskelle mellem disse nye detektorer og traditionelle uorganiske fotodetektorer i materialeegenskaber og fremstillingsprocesser. Perovskite-detektorer har fremragende lysabsorptionsegenskaber og effektiv ladningstransportkapacitet, organiske materialedetektorer bruges i vid udstrækning til deres lave omkostninger og fleksible elektroner, og todimensionelle materialedetektorer har tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af deres unikke fysiske egenskaber og høje bærermobilitet. Sammenlignet med InGaAs- og Si/Ge-detektorer mangler de nye detektorer stadig at blive forbedret med hensyn til langsigtet stabilitet, produktionsmodenhed og integration.
InGaAs er et af de ideelle materialer til realisering af fotodetektorer med høj hastighed og høj respons. Først og fremmest er InGaAs et direkte båndgab-halvledermateriale, og dets båndgab-bredde kan reguleres af forholdet mellem In og Ga for at opnå detektering af optiske signaler med forskellige bølgelængder. Blandt dem er In0.53Ga0.47As perfekt matchet med InPs substratgitter og har en stor lysabsorptionskoefficient i det optiske kommunikationsbånd, som er det mest udbredte til fremstilling affotodetektorer, og den mørke strøm og reaktionsevne er også de bedste. For det andet har InGaAs og InP materialer begge høj elektrondriftshastighed, og deres mættede elektrondriftshastighed er omkring 1×107 cm/s. Samtidig har InGaAs- og InP-materialer en elektronhastighedsoverskridelseseffekt under et specifikt elektrisk felt. Overskridelseshastigheden kan opdeles i 4×107cm/s og 6×107cm/s, hvilket er befordrende for at realisere en større transportør tidsbegrænset båndbredde. På nuværende tidspunkt er InGaAs fotodetektor den mest almindelige fotodetektor til optisk kommunikation, og overfladeincidenskoblingsmetoden bruges mest på markedet, og 25 Gbaud/s og 56 Gbaud/s overfladeincidensdetektorprodukterne er blevet realiseret. Mindre størrelse, tilbagefald og stor båndbredde overfladeincidensdetektorer er også blevet udviklet, som hovedsageligt er velegnede til højhastigheds- og højmætningsapplikationer. Imidlertid er overfladeindfaldssonden begrænset af dens koblingstilstand og er vanskelig at integrere med andre optoelektroniske enheder. Derfor, med forbedringen af optoelektroniske integrationskrav, er bølgelederkoblede InGaAs-fotodetektorer med fremragende ydeevne og egnet til integration gradvist blevet fokus for forskning, blandt hvilke de kommercielle 70 GHz og 110 GHz InGaAs fotoprobe-moduler næsten alle bruger bølgelederkoblede strukturer. I henhold til de forskellige substratmaterialer kan bølgelederkoblingen InGaAs fotoelektriske sonde opdeles i to kategorier: InP og Si. Det epitaksiale materiale på InP-substratet har høj kvalitet og er mere velegnet til fremstilling af højtydende enheder. Forskellige uoverensstemmelser mellem III-V-materialer, InGaAs-materialer og Si-substrater dyrket eller bundet på Si-substrater fører imidlertid til relativt dårlig materiale- eller grænsefladekvalitet, og enhedens ydeevne har stadig et stort rum til forbedring.
Posttid: 31. december 2024