Fotodetectoarele de mare viteză sunt introduse deFotodetectoare InGaAs
Fotodetectoare de mare vitezăîn domeniul comunicațiilor optice includ în principal fotodetectoare III-V InGaAs și IV full Si și Ge/Si fotodetectoare. Primul este un detector tradițional în infraroșu apropiat, care a dominat multă vreme, în timp ce cel din urmă se bazează pe tehnologia optică cu siliciu pentru a deveni o stea în ascensiune și este un punct fierbinte în domeniul cercetării internaționale în optoelectronică din ultimii ani. În plus, noi detectoare bazate pe perovskit, materiale organice și bidimensionale se dezvoltă rapid datorită avantajelor prelucrării ușoare, flexibilității bune și proprietăților reglabile. Există diferențe semnificative între aceste noi detectoare și fotodetectoarele tradiționale anorganice în ceea ce privește proprietățile materialelor și procesele de fabricație. Detectoarele de perovskit au caracteristici excelente de absorbție a luminii și o capacitate eficientă de transport a sarcinii, detectoarele de materiale organice sunt utilizate pe scară largă pentru electronii lor mici și flexibili, iar detectoarele de materiale bidimensionale au atras multă atenție datorită proprietăților lor fizice unice și mobilității ridicate a purtătorului. Cu toate acestea, în comparație cu detectoarele InGaAs și Si/Ge, noile detectoare trebuie încă îmbunătățite în ceea ce privește stabilitatea pe termen lung, maturitatea producției și integrarea.
InGaAs este unul dintre materialele ideale pentru realizarea fotodetectorilor de mare viteză și răspuns ridicat. În primul rând, InGaAs este un material semiconductor direct cu bandgap, iar lățimea sa bandgap poate fi reglată de raportul dintre In și Ga pentru a realiza detectarea semnalelor optice de diferite lungimi de undă. Printre acestea, In0.53Ga0.47As se potrivește perfect cu rețeaua substratului InP și are un coeficient mare de absorbție a luminii în banda de comunicație optică, care este cea mai utilizată la preparareafotodetectoare, iar curentul întunecat și performanța de răspuns sunt, de asemenea, cele mai bune. În al doilea rând, materialele InGaAs și InP au o viteză mare de deplasare a electronilor, iar viteza lor saturată de deplasare a electronilor este de aproximativ 1 × 107 cm/s. În același timp, materialele InGaAs și InP au efect de depășire a vitezei electronilor sub un câmp electric specific. Viteza de depășire poate fi împărțită în 4 × 107 cm/s și 6 × 107 cm/s, ceea ce este propice pentru realizarea unei lățimi de bandă limitate în timp a purtătorului mai mare. În prezent, fotodetectorul InGaAs este cel mai popular fotodetector pentru comunicații optice, iar metoda de cuplare a incidenței la suprafață este utilizată în cea mai mare parte pe piață, iar produsele de detectare a incidenței la suprafață de 25 Gbaud/s și 56 Gbaud/s au fost realizate. De asemenea, au fost dezvoltate detectoare de dimensiune mai mică, incidență în spate și incidență a suprafeței cu lățime de bandă mare, care sunt potrivite în principal pentru aplicații de mare viteză și saturație mare. Cu toate acestea, sonda incidentă de suprafață este limitată de modul său de cuplare și este dificil de integrat cu alte dispozitive optoelectronice. Prin urmare, odată cu îmbunătățirea cerințelor de integrare optoelectronică, fotodetectoarele InGaAs cuplate cu ghid de undă cu performanțe excelente și potrivite pentru integrare au devenit treptat în centrul cercetării, printre care modulele comerciale de fotosondă InGaAs de 70 GHz și 110 GHz folosesc aproape toate structuri cuplate cu ghid de undă. În funcție de diferitele materiale de substrat, sonda fotoelectrică InGaAs de cuplare a ghidului de undă poate fi împărțită în două categorii: InP și Si. Materialul epitaxial pe substrat InP are o calitate înaltă și este mai potrivit pentru pregătirea dispozitivelor de înaltă performanță. Cu toate acestea, diverse nepotriviri între materialele III-V, materialele InGaAs și substraturile de Si crescute sau legate pe substraturi de Si duc la o calitate relativ slabă a materialului sau a interfeței, iar performanța dispozitivului are încă un spațiu mare de îmbunătățire.
Ora postării: 31-12-2024