Forskningsfremskridt forInGaAs fotodetektor
Med den eksponentielle vækst i kommunikationsdatatransmissionsvolumen har optisk sammenkoblingsteknologi erstattet traditionel elektrisk sammenkoblingsteknologi og er blevet mainstream-teknologien til mellem- og langdistance lavtabs-højhastighedstransmission. Som kernekomponenten i den optiske modtagerende er denfotodetektorhar stadigt højere krav til dens højhastighedsydelse. Blandt dem er den bølgelederkoblede fotodetektor lille i størrelse, høj båndbredde og nem at integrere on-chip med andre optoelektroniske enheder, hvilket er forskningsfokus inden for højhastighedsfotodetektion, og er de mest repræsentative fotodetektorer i det nær-infrarøde kommunikationsbånd.
InGaAs er et af de ideelle materialer til at opnå høj hastighed ogfotodetektorer med høj responsFor det første er InGaAs et halvledermateriale med direkte båndgab, og dets båndgabsbredde kan reguleres af forholdet mellem In og Ga, hvilket muliggør detektion af optiske signaler med forskellige bølgelængder. Blandt dem er In0,53Ga0,47As perfekt matchet med InP-substratgitteret og har en meget høj lysabsorptionskoefficient i det optiske kommunikationsbånd. Det er det mest anvendte materiale til fremstilling af fotodetektorer og har også den mest fremragende ydeevne med hensyn til mørkestrøm og responsivitet. For det andet har både InGaAs- og InP-materialer relativt høje elektrondriftshastigheder, hvor deres mættede elektrondriftshastigheder begge er cirka 1 × 107 cm/s. Samtidig udviser InGaAs- og InP-materialer under specifikke elektriske felter elektronoverskridelseseffekter, hvor deres overskridelseshastigheder når henholdsvis 4 × 107 cm/s og 6 × 107 cm/s. Dette bidrager til at opnå en højere krydsningsbåndbredde. I øjeblikket er InGaAs-fotodetektorer de mest almindelige fotodetektorer til optisk kommunikation. Mindre overfladeindfaldsdetektorer med høj båndbredde og bagudrettet indfald er også blevet udviklet, primært anvendt i applikationer som høj hastighed og høj mætning.
På grund af begrænsningerne i deres koblingsmetoder er overfladeindfaldsdetektorer imidlertid vanskelige at integrere med andre optoelektroniske enheder. Derfor er bølgelederkoblede InGaAs-fotodetektorer med fremragende ydeevne og egnet til integration gradvist blevet fokus for forskning med den stigende efterspørgsel efter optoelektronisk integration. Blandt dem anvender næsten alle kommercielle InGaAs-fotodetektormoduler på 70 GHz og 110 GHz bølgelederkoblingsstrukturer. Afhængigt af forskellen i substratmaterialer kan bølgelederkoblede InGaAs-fotodetektorer primært klassificeres i to typer: INP-baserede og Si-baserede. Materialet epitaksialt på InP-substrater har høj kvalitet og er mere egnet til fremstilling af højtydende enheder. For III-V-gruppematerialer, der dyrkes eller bindes på Si-substrater, er materiale- eller grænsefladekvaliteten imidlertid relativt dårlig på grund af forskellige uoverensstemmelser mellem InGaAs-materialer og Si-substrater, og der er stadig betydelig plads til forbedring af enhedernes ydeevne.
Enheden bruger InGaAsP i stedet for InP som materiale til udtømningsområdet. Selvom det reducerer elektronernes mætningsdrifthastighed til en vis grad, forbedrer det koblingen af indfaldende lys fra bølgelederen til absorptionsområdet. Samtidig fjernes InGaAsP N-type kontaktlaget, og der dannes et lille mellemrum på hver side af P-type overfladen, hvilket effektivt forbedrer begrænsningen af lysfeltet. Dette bidrager til, at enheden opnår en højere responsivitet.
Opslagstidspunkt: 28. juli 2025