Зошто мора да користиме Ge како фотодетектор

Зошто мора да го користиме Ge какофотодетектор
1, Основно позиционирање: Зошто е потребно да се користи Ge како фотодетектор
Во силиконските оптички врски, фотодетекторите се „преведувачи“ кои ги претвораат оптичките сигнали назад во електрични сигнали. Сепак, самиот силициум има енергетски јаз од 1,12 eV и е речиси транспарентен за комуникациските опсези од 1310/1550 nm, па затоа може да се воведе само германиум (Ge).
Ge има директен енергетски јаз од 0,8 eV, кој го покрива комуникацискиот O/C опсег, но има несовпаѓање на решетката од 4,2% со силициумот. Густината на дислокации за директен раст е висока до 4 × 10 ⁸ cm ⁻ ², а темната струја е целосно недостапна; Во исто време, Ge има индиректен енергетски јаз, а неговиот коефициент на апсорпција е природно еден ред на големина помал од InGaAs, што е природна слабост.
2, пробив во јадрото: интеграцијата на брановодите го разбива тесното грло во перформансите
„Должината на апсорпција = патеката на собирање носители“ на традиционалните вертикални инцидентни фотодетектори има клацкалка за „пропусен опсег на одзив“, со горна граница од само 7 GHz;
Во моментов, главните рути на уредите се поделени во три категории:
Вертикален пин: Процесот е наједноставниот и најчестиот во индустријата, постигнувајќи 40Gb/s @ нулта пристрасност и пропусен опсег >60GHz;
MSM Metal Semiconductor Metal: Нема потреба од високотемпературно допирање, може да се интегрира во backend-от, има висока темна струја и пропусен опсег од над 40 GHz;
Варијанти од висока класа:Фотодетектори за патувачки бранови(TWPD) и еднолиниски фотодетектори за носачи (UTC) се користат за микробранови фотонски врски, балансирајќи фотоструја со висок пропусен опсег и висока сатурација.
3. Материјали и занаетчиство: Претворање на „дефектите“ во предности
Како одговор на несовпаѓањето на решетките и недостатоците во перформансите, индустријата разви зрели решенија:
Метод на епитаксија во два чекори: прво, се одгледува нискотемпературен тампон слој од 30-50 nm, а потоа температурата се зголемува за да се достигне целната дебелина, намалувајќи ја густината на дислокации на ~10 ⁷ cm ⁻ ²;
Технологија на деформација: Разликата во коефициентите на термичка експанзија помеѓу Ge и Si ќе предизвика биаксијална затезна деформација од 0,2% во филмот од Ge, што резултира со директно намалување на енергетскиот јаз од 0,8 eV на 0,77 eV и продолжување на апсорпциониот раб од 1,55 μ m на 1,61 μ m, покривајќи го целиот C+L опсег, па дури и коефициентот на апсорпција во L опсегот може да се совпадне со оној на InGaAs;
CMOS интеграција: Сè уште е во фаза на истражување. Front-end интеграцијата (FEOL) треба да издржи високи температури над 750 ℃, додека back-end интеграцијата (BEOL) е температурно прифатлива, но без кристални подлоги и сè уште не формирала унифицирано зрело решение. Во моментов, индустријата генерално усвојува мешан пат од „90% еден чип + надворешен“ласер„.“