Воведување на фотодетекторот InGaAs

ВоведФотодетектор InGaAs

InGaAs е еден од идеалните материјали за постигнување висок одзив ифотодетектор со голема брзинаПрво, InGaAs е полупроводнички материјал со директен енергетски јаз, а неговата ширина на енергетскиот јаз може да се регулира со односот помеѓу In и Ga, овозможувајќи детекција на оптички сигнали со различни бранови должини. Меѓу нив, In0.53Ga0.47As е совршено усогласен со решетката на подлогата InP и има многу висок коефициент на апсорпција на светлина во оптичкиот комуникациски опсег. Тој е најшироко користен во подготовката нафотодетектори исто така има најизвонредни перформанси на темна струја и одзив. Второ, и InGaAs и InP материјалите имаат релативно високи брзини на електронско дрифтување, при што нивните брзини на заситено електронско дрифтување се приближно 1×107cm/s. Во меѓувреме, под специфични електрични полиња, InGaAs и InP материјалите покажуваат ефекти на пречекорување на електронската брзина, при што нивните брзини на пречекорување достигнуваат 4×107cm/s и 6×107cm/s соодветно. Ова е погодно за постигнување на поголем пропусен опсег на вкрстување. Во моментов, InGaAs фотодетекторите се најчестиот фотодетектор за оптичка комуникација. На пазарот, методот на спојување површински инцидент е најчест. Производите за детектори за површински инциденти со 25 Gaud/s и 56 Gaud/s веќе можат да се произведуваат масовно. Развиени се и помали детектори за површински инциденти, повратни инциденти и детектори за површински инциденти со голем пропусен опсег, главно за апликации како што се голема брзина и висока сатурација. Сепак, поради ограничувањата на нивните методи на спојување, детекторите за површински инциденти е тешко да се интегрираат со други оптоелектронски уреди. Затоа, со зголемената побарувачка за оптоелектронска интеграција, фотодетекторите InGaAs поврзани со брановоди со одлични перформанси и погодни за интеграција постепено станаа фокус на истражување. Меѓу нив, комерцијалните модули за фотодетектори InGaAs од 70 GHz и 110 GHz речиси сите користат структури за спојување на брановоди. Според разликата во материјалите на подлогата, фотодетекторите InGaAs поврзани со брановоди главно може да се класифицираат во два вида: базирани на INP и базирани на Si. Материјалот епитаксијален на InP подлоги има висок квалитет и е посоодветен за изработка на уреди со високи перформанси. Сепак, за материјали од III-V група одгледувани или врзани на Si подлоги, поради различни несовпаѓања помеѓу InGaAs материјалите и Si подлогите, квалитетот на материјалот или интерфејсот е релативно лош и сè уште има значителен простор за подобрување на перформансите на уредите.

Стабилноста на фотодетекторот во различни средини за примена, особено под екстремни услови, е исто така еден од клучните фактори во практичните примени. Во последниве години, новите типови детектори како што се перовскит, органски и дводимензионални материјали, кои привлекоа големо внимание, сè уште се соочуваат со многу предизвици во однос на долгорочната стабилност поради фактот што самите материјали лесно се под влијание на факторите на животната средина. Во меѓувреме, процесот на интеграција на нови материјали сè уште не е зрел и сè уште е потребно понатамошно истражување за производство во голем обем и конзистентност на перформансите.

Иако воведувањето на индуктори може ефикасно да го зголеми пропусниот опсег на уредите во моментов, тоа не е популарно во дигиталните оптички комуникациски системи. Затоа, како да се избегнат негативните влијанија за понатамошно намалување на паразитските RC параметри на уредот е една од истражувачките насоки на фотодетекторите со голема брзина. Второ, како што пропусниот опсег на фотодетекторите поврзани со брановоди продолжува да се зголемува, ограничувањето помеѓу пропусниот опсег и одзивот повторно почнува да се појавува. Иако се пријавени Ge/Si фотодетектори и InGaAs фотодетектори со пропусен опсег од 3dB што надминува 200 GHz, нивните одзиви не се задоволителни. Како да се зголеми пропусниот опсег, а воедно да се одржи добра одзивност, е важна тема на истражување, која може да бара воведување на нови материјали компатибилни со процесот (висока мобилност и висок коефициент на апсорпција) или нови структури на уреди со голема брзина за решавање. Покрај тоа, како што се зголемува пропусниот опсег на уредот, сценаријата за примена на детекторите во микробрановите фотонски врски постепено ќе се зголемуваат. За разлика од малата инциденца на оптичка моќност и детекцијата со висока чувствителност во оптичката комуникација, ова сценарио, врз основа на висок пропусен опсег, има голема побарувачка на моќност на сатурација за инциденца со голема моќност. Сепак, уредите со висок пропусен опсег обично користат мали структури, па затоа не е лесно да се изработат фотодетектори со голема брзина и висока моќност на сатурација, а можеби ќе бидат потребни дополнителни иновации во екстракцијата на носителите и дисипацијата на топлината на уредите. Конечно, намалувањето на темната струја на детекторите со голема брзина останува проблем што фотодетекторите со несовпаѓање на решетката треба да го решат. Темната струја е главно поврзана со квалитетот на кристалот и состојбата на површината на материјалот. Затоа, клучните процеси како што се висококвалитетната хетероепитаксија или поврзувањето под системи со несовпаѓање на решетката бараат повеќе истражувања и инвестиции.