Высокахуткасныя фотадэтэктары прадстаўленыInGaAs фотадэтэктары
Высокахуткасныя фотадэтэктарыУ галіне аптычнай сувязі ў асноўным выкарыстоўваюцца фотадэтэктары III-V тыпу InGaAs і поўнакаляровыя Si і Ge/IV тыпу.Si фотадэтэктарыПершы з іх — гэта традыцыйны дэтэктар блізкага інфрачырвонага дыяпазону, які доўгі час дамінаваў, у той час як другі абапіраецца на крэмніевыя аптычныя тэхналогіі, каб стаць узыходзячай зоркай, і ў апошнія гады з'яўляецца гарачай кропкай у галіне міжнародных даследаванняў оптаэлектронікі. Акрамя таго, новыя дэтэктары на аснове пероўскіту, арганічных і двухмерных матэрыялаў хутка развіваюцца дзякуючы перавагам лёгкай апрацоўкі, добрай гнуткасці і наладжвальных уласцівасцей. Існуюць значныя адрозненні паміж гэтымі новымі дэтэктарамі і традыцыйнымі неарганічнымі фотадэтэктарамі ва ўласцівасцях матэрыялаў і вытворчых працэсах. Пероўскітныя дэтэктары маюць выдатныя характарыстыкі паглынання святла і эфектыўную здольнасць пераносіць зарад, дэтэктары з арганічных матэрыялаў шырока выкарыстоўваюцца дзякуючы сваёй нізкай кошту і гнуткасці электронаў, а двухмерныя дэтэктары матэрыялаў прыцягнулі вялікую ўвагу дзякуючы сваім унікальным фізічным уласцівасцям і высокай рухомасці носьбітаў. Аднак у параўнанні з дэтэктарамі InGaAs і Si/Ge, новыя дэтэктары ўсё яшчэ патрабуюць удасканалення з пункту гледжання доўгатэрміновай стабільнасці, вытворчай сталасці і інтэграцыі.
InGaAs — адзін з ідэальных матэрыялаў для рэалізацыі хуткасных фотадэтэктараў з высокім водгукам. Па-першае, InGaAs — гэта паўправадніковы матэрыял з прамой забароненай зонай, шырыня якога можа рэгулявацца суадносінамі паміж In і Ga для дасягнення выяўлення аптычных сігналаў розных даўжынь хваль. Сярод іх In0.53Ga0.47As ідэальна спалучаецца з рашоткай падложкі InP і мае вялікі каэфіцыент паглынання святла ў аптычнай паласе сувязі, што найбольш шырока выкарыстоўваецца пры падрыхтоўцы...фотадэтэктары, а цёмны ток і характарыстыкі рэакцыі таксама найлепшыя. Па-другое, матэрыялы InGaAs і InP маюць высокую хуткасць дрэйфу электронаў, а іх хуткасць дрэйфу электронаў насычэння складае каля 1×107 см/с. У той жа час, матэрыялы InGaAs і InP маюць эфект перавышэння хуткасці электронаў пад уздзеяннем канкрэтнага электрычнага поля. Хуткасць перавышэння можна падзяліць на 4×107 см/с і 6×107 см/с, што спрыяе рэалізацыі большай паласы прапускання носьбітаў з абмежаваннем па часе. У цяперашні час фотадэтэктар InGaAs з'яўляецца найбольш распаўсюджаным фотадэтэктарам для аптычнай сувязі, і на рынку ў асноўным выкарыстоўваецца метад сувязі пры павярхоўным падзенні, і былі рэалізаваны прадукты для дэтэктараў павярхоўнага падзення са хуткасцю падзення 25 Гбод/с і 56 Гбод/с. Таксама былі распрацаваны дэтэктары павярхоўнага падзення меншага памеру, зваротнага падзення і вялікай паласы прапускання, якія ў асноўным падыходзяць для высокахуткасных прыкладанняў і прыкладанняў з высокім насычэннем. Аднак зонд павярхоўнага падзення абмежаваны сваім рэжымам сувязі і яго цяжка інтэграваць з іншымі оптаэлектроннымі прыладамі. Такім чынам, з паляпшэннем патрабаванняў да інтэграцыі оптаэлектронікі, хваляводна-злучаныя фотадэтэктары InGaAs з выдатнымі характарыстыкамі і прыдатнымі для інтэграцыі паступова сталі цэнтрам даследаванняў, сярод якіх амаль усе камерцыйныя модулі фотазондаў InGaAs 70 ГГц і 110 ГГц выкарыстоўваюць хваляводна-злучаныя структуры. У залежнасці ад розных матэрыялаў падкладкі, фотаэлектрычны зонд InGaAs з хваляводна-злучанай сувяззю можна падзяліць на дзве катэгорыі: InP і Si. Эпітаксіяльны матэрыял на падкладцы InP мае высокую якасць і больш падыходзіць для стварэння высокапрадукцыйных прылад. Аднак розныя неадпаведнасці паміж матэрыяламі III-V, матэрыяламі InGaAs і Si-падкладкамі, вырашчанымі або злучанымі на Si-падкладках, прыводзяць да адносна нізкай якасці матэрыялу або інтэрфейсу, і прадукцыйнасць прылады ўсё яшчэ мае вялікі патэнцыял для паляпшэння.
Час публікацыі: 31 снежня 2024 г.