Фотодетекторите со голема брзина се воведени од фотодетекторите InGaAs

Фотодетектори со голема брзина се воведени одФотодетектори InGaAs

Фотодетектори со голема брзинаво областа на оптичката комуникација главно вклучуваат III-V InGaAs фотодетектори и IV целосни Si и Ge/Si фотодетектори. Првиот е традиционален близу инфрацрвен детектор, кој е доминантен долго време, додека вториот се потпира на силиконската оптичка технологија за да стане ѕвезда во подем и е жешка точка во областа на меѓународните оптоелектроника во последните години. Дополнително, новите детектори базирани на перовскит, 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 материјалот и производните процеси. Детекторите за перовскит имаат одлични карактеристики за апсорпција на светлина и ефикасен капацитет за транспорт на полнеж, детекторите за органски материјали се широко користени поради нивната ниска цена и флексибилни електрони, а детекторите за дводимензионални материјали привлекоа големо внимание поради нивните уникатни физички својства и високата мобилност на носачот. Сепак, во споредба со детекторите InGaAs и Si/Ge, новите детектори сè уште треба да се подобрат во смисла на долгорочна стабилност, зрелост на производството и интеграција.

InGaAs е еден од идеалните материјали за реализација на фотодетектори со голема брзина и висок одговор. Како прво, InGaAs е директен полупроводнички материјал, а неговата ширина на пропусен опсег 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, кој е најшироко користен во подготовката нафотодетектори, а перформансите за темна струја и одзив се исто така најдобри. Второ, InGaAs и InP материјалите имаат висока брзина на поместување на електроните, а нивната брзина на заситеното движење на електроните е околу 1×107 cm/s. Во исто време, InGaAs и InP материјалите имаат ефект на надминување на брзината на електроните под специфично електрично поле. Брзината на надминување може да се подели на 4×107cm/s и 6×107cm/s, што е погодно за остварување на поголем временски ограничен опсег на превозникот. Во моментов, фотодетекторот InGaAs е најмејнстрим фотодетектор за оптичка комуникација, а на пазарот најмногу се користи методот на површинска инциденца, а се реализирани производите за детектор на инциденца на површината од 25 Gbaud/s и 56 Gbaud/s. Исто така, развиени се детектори за инциденца на површината со помала големина, задна инциденца и голем пропусен опсег, кои главно се погодни за апликации со голема брзина и голема заситеност. Сепак, сондата за инцидент на површината е ограничена со 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 брановидни водичи со одлични перформанси и погодни за интеграција постепено станаа во фокусот на истражувањето, меѓу кои комерцијалните модули со фотосонда InGaAs од 70 GHz и 110 GHz речиси сите користат структури поврзани со брановоди. Според различните материјали на подлогата, фотоелектричната сонда InGaAs за спојување брановидни водичи 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 материјалите III-V, материјалите од InGaAs и подлогите Si израснати или врзани на подлогите Si доведуваат до релативно слаб квалитет на материјалот или интерфејсот, а перформансите на уредот сè уште имаат голем простор за подобрување.