Progresul cercetăriiFotodetector InGaAs
Odată cu creșterea exponențială a volumului de transmisie a datelor de comunicații, tehnologia de interconectare optică a înlocuit tehnologia tradițională de interconectare electrică și a devenit tehnologia principală pentru transmisia de mare viteză, cu pierderi reduse, pe distanțe medii și lungi. Fiind componentă centrală a receptorului optic,...fotodetectorare cerințe din ce în ce mai mari pentru performanța sa de mare viteză. Printre acestea, fotodetectorul cuplat cu ghid de undă este de dimensiuni reduse, are lățime de bandă mare și este ușor de integrat pe cip cu alte dispozitive optoelectronice, acesta fiind punctul central de cercetare al fotodetecției de mare viteză și fiind cei mai reprezentativi fotodetectori din banda de comunicații în infraroșu apropiat.
InGaAs este unul dintre materialele ideale pentru obținerea de viteze mari șifotodetectoare cu răspuns ridicatÎn primul rând, InGaAs este un material semiconductor cu bandă interzisă directă, iar lățimea benzii interzise poate fi reglată prin raportul dintre In și Ga, permițând detectarea semnalelor optice de diferite lungimi de undă. Printre acestea, In0.53Ga0.47As se potrivește perfect cu rețeaua substratului InP și are un coeficient de absorbție a luminii foarte ridicat în banda de comunicații optice. Este cel mai utilizat în prepararea fotodetectorilor și are, de asemenea, cele mai remarcabile performanțe de curent de întuneric și de responsivitate. În al doilea rând, atât materialele InGaAs, cât și cele InP au viteze de derivă a electronilor relativ mari, vitezele lor de derivă a electronilor saturați fiind ambele de aproximativ 1×10⁷ cm/s. Între timp, sub anumite câmpuri electrice, materialele InGaAs și InP prezintă efecte de depășire a vitezei electronilor, vitezele lor de depășire ajungând la 4×10⁷ cm/s și, respectiv, 6×10⁷ cm/s. Acest lucru conduce la obținerea unei lățimi de bandă de traversare mai mari. În prezent, fotodetectorii InGaAs sunt cei mai răspândiți fotodetectori pentru comunicațiile optice. Au fost dezvoltate și detectoare de incidente de suprafață de dimensiuni mai mici, cu incidente din spate și cu lățime de bandă mare, utilizate în principal în aplicații precum viteză mare și saturație ridicată.
Cu toate acestea, din cauza limitărilor metodelor lor de cuplare, detectoarele de incidente de suprafață sunt dificil de integrat cu alte dispozitive optoelectronice. Prin urmare, odată cu creșterea cererii de integrare optoelectronică, fotodetectoarele InGaAs cuplate cu ghid de undă, cu performanțe excelente și potrivite pentru integrare, au devenit treptat în centrul cercetării. Printre acestea, modulele fotodetectoare InGaAs comerciale de 70 GHz și 110 GHz adoptă aproape toate structuri de cuplare cu ghid de undă. În funcție de diferența dintre materialele substratului, fotodetectoarele InGaAs cuplate cu ghid de undă pot fi clasificate în principal în două tipuri: pe bază de INP și pe bază de Si. Materialul epitaxial de pe substraturile InP are o calitate ridicată și este mai potrivit pentru fabricarea de dispozitive de înaltă performanță. Cu toate acestea, pentru materialele din grupa III-V crescute sau lipite pe substraturi de Si, din cauza diverselor neconcordanțe dintre materialele InGaAs și substraturile de Si, calitatea materialului sau a interfeței este relativ slabă și există încă un loc considerabil pentru îmbunătățirea performanței dispozitivelor.
Dispozitivul folosește InGaAsP în loc de InP ca material pentru regiunea de epuizare. Deși reduce într-o oarecare măsură viteza de derivă a saturației electronilor, îmbunătățește cuplarea luminii incidente de la ghidul de undă la regiunea de absorbție. În același timp, stratul de contact de tip N din InGaAsP este îndepărtat și se formează un mic spațiu pe fiecare parte a suprafeței de tip P, sporind eficient constrângerea asupra câmpului luminos. Acest lucru contribuie la atingerea unei responsivități mai mari de către dispozitiv.
Data publicării: 28 iulie 2025