Фотодетекторите со голема брзина се воведени од фотодетекторите InGaAs

Фотодетектори со голема брзина се претставени одФотодетектори InGaAs

Фотодетектори со голема брзинаво областа на оптичката комуникација главно вклучуваат III-V InGaAs фотодетектори и IV целосни Si и Ge/Si фотодетекториПрвиот е традиционален детектор за блиско инфрацрвено зрачење, кој е доминантен долго време, додека вториот се потпира на силиконска оптичка технологија за да стане ѕвезда во подем и е жешка точка во областа на меѓународното оптоелектронско истражување во последниве години. Покрај тоа, новите детектори базирани на перовскитни, органски и дводимензионални материјали брзо се развиваат поради предностите на лесната обработка, добрата флексибилност и прилагодливите својства. Постојат значителни разлики помеѓу овие нови детектори и традиционалните неоргански фотодетектори во својствата на материјалите и производствените процеси. Перовскитните детектори имаат одлични карактеристики на апсорпција на светлина и ефикасен капацитет за транспорт на полнеж, детекторите за органски материјали се широко користени поради нивните ниски трошоци и флексибилни електрони, а детекторите за дводимензионални материјали привлекоа големо внимание поради нивните уникатни физички својства и високата мобилност на носителите. Сепак, во споредба со детекторите од InGaAs и Si/Ge, новите детектори сè уште треба да се подобрат во однос на долгорочната стабилност, зрелоста во производството и интеграцијата.

InGaAs е еден од идеалните материјали за реализација на фотодетектори со голема брзина и висок одзив. Прво, InGaAs е полупроводнички материјал со директен енергетски јаз, а неговата ширина на енергетскиот јаз може да се регулира со односот помеѓу In и Ga за да се постигне детекција на оптички сигнали со различни бранови должини. Меѓу нив, In0.53Ga0.47As е совршено усогласен со решетката на подлогата на InP и има голем коефициент на апсорпција на светлина во оптичкиот комуникациски опсег, што е најшироко користено во подготовката нафотодетектори, а перформансите на темна струја и одзив се исто така најдобри. Второ, материјалите InGaAs и InP имаат висока брзина на електронско дрифтување, а нивната брзина на заситено електронско дрифтување е околу 1 × 107 cm/s. Во исто време, материјалите InGaAs и InP имаат ефект на пречекорување на брзината на електроните под специфично електрично поле. Брзината на пречекорување може да се подели на 4 × 107 cm/s и 6 × 107 cm/s, што е погодно за реализација на поголем временски ограничен пропусен опсег на носителот. Во моментов, фотодетекторот InGaAs е најчестиот фотодетектор за оптичка комуникација, а методот на спојување со површинска инциденца е најчесто користен на пазарот, а реализирани се производи за детектори за површинска инциденца од 25 Gbaud/s и 56 Gbaud/s. Развиени се и детектори за површинска инциденца со помала големина, обратна инциденца и голем пропусен опсег, кои се главно погодни за апликации со голема брзина и висока сатурација. Сепак, сондата за површинска инциденца е ограничена од нејзиниот режим на спојување и е тешко да се интегрира со други оптоелектронски уреди. Затоа, со подобрувањето на барањата за оптоелектронска интеграција, фотодетекторите InGaAs поврзани со брановодни цевки со одлични перформанси и погодни за интеграција постепено станаа фокус на истражување, меѓу кои комерцијалните модули за фотосонди InGaAs од 70 GHz и 110 GHz речиси сите користат структури поврзани со брановодни цевки. Според различните материјали на подлогата, фотоелектричната сонда InGaAs со брановодни цевки може да се подели во две категории: InP и Si. Епитаксијалниот материјал на подлогата InP има висок квалитет и е посоодветен за подготовка на уреди со високи перформанси. Сепак, различните несовпаѓања помеѓу III-V материјалите, InGaAs материјалите и Si подлогите одгледувани или врзани на Si подлоги доведуваат до релативно лош квалитет на материјалот или интерфејсот, а перформансите на уредот сè уште имаат голем простор за подобрување.