Fotodetectoarele de mare viteză sunt introduse deFotodetectoare InGaAs
Fotodetectoare de mare vitezăÎn domeniul comunicațiilor optice, se includ în principal fotodetectoare III-V InGaAs și IV complete Si și Ge/Fotodetectoare SiPrimul este un detector tradițional în infraroșu apropiat, care a fost dominant pentru o lungă perioadă de timp, în timp ce cel de-al doilea se bazează pe tehnologia optică pe siliciu pentru a deveni o stea în ascensiune și este un punct fierbinte în domeniul cercetării optoelectronice internaționale în ultimii ani. În plus, noi detectoare bazate pe perovskit, materiale organice și bidimensionale se dezvoltă rapid datorită avantajelor procesării ușoare, flexibilității bune și proprietăților reglabile. Există diferențe semnificative între acești noi detectori și fotodetectorii anorganici tradiționali 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 al sarcinii, detectoarele de materiale organice sunt utilizate pe scară largă pentru costul redus și flexibilitatea electronilor, iar detectoarele de materiale bidimensionale au atras multă atenție datorită proprietăților lor fizice unice și mobilității ridicate a purtătorilor de sarcină. 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 în fabricație și integrarea.
InGaAs este unul dintre materialele ideale pentru realizarea de fotodetectoare de mare viteză și răspuns ridicat. În primul rând, InGaAs este un material semiconductor cu bandă interzisă directă, iar lățimea benzii sale interzise poate fi reglată prin 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 de substrat InP și are un coeficient mare de absorbție a luminii în banda de comunicație optică, fiind cel mai utilizat în prepararea...fotodetectoare...și performanțele la curentul de întuneric și la reactivitatea sunt, de asemenea, cele mai bune. În al doilea rând, materialele InGaAs și InP au ambele o viteză mare de derivă a electronilor, iar viteza lor de derivă a electronilor saturați este de aproximativ 1 × 10⁷ cm/s. În același timp, materialele InGaAs și InP au un 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 conduce la realizarea unei lățimi de bandă mai mari, limitate în timp, a purtătorului. În prezent, fotodetectorul InGaAs este cel mai răspândit fotodetector pentru comunicațiile optice, iar metoda de cuplare a incidenței de suprafață este cea mai utilizată pe piață, fiind realizate produse de detectoare de incidență de suprafață de 25 Gbaud/s și 56 Gbaud/s. De asemenea, au fost dezvoltate detectoare de incidență de suprafață de dimensiuni mai mici, cu incidență inversă și lățime de bandă mare, care sunt potrivite în principal pentru aplicații de mare viteză și saturație ridicată. Cu toate acestea, sonda de incidență 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 fotosonde InGaAs de 70 GHz și 110 GHz utilizează aproape toate structuri cuplate cu ghid de undă. În funcție de diferitele materiale ale substratului, sonda fotoelectrică InGaAs cu cuplare cu ghid de undă poate fi împărțită în două categorii: InP și Si. Materialul epitaxial de pe substratul InP are o calitate ridicată și este mai potrivit pentru prepararea de dispozitive de înaltă performanță. Cu toate acestea, diverse neconcordanțe între materialele III-V, materialele InGaAs și substraturile de Si crescute sau lipite pe substraturi de Si duc la o calitate relativ slabă a materialului sau a interfeței, iar performanța dispozitivului are încă un loc mare de îmbunătățire.
Data publicării: 31 decembrie 2024