УвядзіцеInGaAs фотадэтэктар
InGaAs з'яўляецца адным з ідэальных матэрыялаў для дасягнення высокай хуткасці рэагавання івысакахуткасны фотадэтэктарПа-першае, InGaAs — гэта паўправадніковы матэрыял з прамой забароненай зонай, шырыня якога рэгулюецца суадносінамі паміж In і Ga, што дазваляе выяўляць аптычныя сігналы розных даўжынь хваль. Сярод іх In0.53Ga0.47As ідэальна спалучаецца з рашоткай падложкі InP і мае вельмі высокі каэфіцыент паглынання святла ў аптычнай паласе сувязі. Ён найбольш шырока выкарыстоўваецца ў падрыхтоўцы...фотадэтэктара таксама мае найлепшыя характарыстыкі цёмнага току і адчувальнасці. Па-другое, як матэрыялы InGaAs, так і InP маюць адносна высокія хуткасці дрэйфу электронаў, прычым іх насычаныя хуткасці дрэйфу электронаў прыблізна складаюць 1×107 см/с. Тым часам, пры пэўных электрычных палях матэрыялы InGaAs і InP дэманструюць эфекты перавышэння хуткасці электронаў, прычым іх хуткасці перавышэння дасягаюць 4×107 см/с і 6×107 см/с адпаведна. Гэта спрыяе дасягненню больш высокай паласы прапускання перасячэння. У цяперашні час фотадэтэктары InGaAs з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі фотадэтэктарамі для аптычнай сувязі. На рынку найбольш распаўсюджаным з'яўляецца метад сувязі паверхневага падаючага выпраменьвання. Прадукты з дэтэктарамі паверхневага падаючага выпраменьвання з 25 Гаўд/с і 56 Гаўд/с ужо могуць вырабляцца масава. Таксама былі распрацаваны меншыя па памеры, дэтэктары зваротнага падаючага выпраменьвання і дэтэктары паверхневага падаючага выпраменьвання з высокай паласой прапускання, галоўным чынам для такіх ужыванняў, як высокая хуткасць і высокае насычэнне. Аднак з-за абмежаванняў іх метадаў сувязі, дэтэктары паверхневага падаючага выпраменьвання цяжка інтэграваць з іншымі оптаэлектроннымі прыладамі. Такім чынам, з ростам попыту на оптаэлектронную інтэграцыю, хваляводна-звязаныя фотадэтэктары InGaAs з выдатнымі характарыстыкамі і прыдатнымі для інтэграцыі паступова сталі цэнтрам даследаванняў. Сярод іх, камерцыйныя модулі фотадэтэктараў InGaAs з частатой 70 ГГц і 110 ГГц амаль усе выкарыстоўваюць хваляводна-звязаныя структуры. У залежнасці ад адрозненняў у матэрыялах падкладак, хваляводна-звязаныя фотадэтэктары InGaAs можна ў асноўным класіфікаваць на два тыпы: на аснове INP і на аснове Si. Матэрыял, эпітаксіяльны на падкладках InP, мае высокую якасць і больш падыходзіць для вырабу высокапрадукцыйных прылад. Аднак для матэрыялаў III-V групы, вырашчаных або звязаных на падкладках Si, з-за розных неадпаведнасцей паміж матэрыяламі InGaAs і падкладкамі Si якасць матэрыялу або інтэрфейсу адносна нізкая, і ўсё яшчэ ёсць значны патэнцыял для паляпшэння прадукцыйнасці прылад.
Стабільнасць фотадэтэктара ў розных умовах прымянення, асабліва ў экстрэмальных умовах, таксама з'яўляецца адным з ключавых фактараў практычнага прымянення. У апошнія гады новыя тыпы дэтэктараў, такія як пероўскіт, арганічныя і двухмерныя матэрыялы, якія прыцягнулі вялікую ўвагу, усё яшчэ сутыкаюцца з многімі праблемамі з пункту гледжання доўгатэрміновай стабільнасці з-за таго, што самі матэрыялы лёгка паддаюцца ўздзеянню фактараў навакольнага асяроддзя. Тым часам працэс інтэграцыі новых матэрыялаў усё яшчэ не дасягнуў сталасці, і для масавай вытворчасці і стабільнасці прадукцыйнасці ўсё яшчэ неабходныя далейшыя даследаванні.
Нягледзячы на тое, што ўвядзенне індуктыўных шпулек у цяперашні час можа эфектыўна павялічыць прапускную здольнасць прылад, яно не папулярна ў лічбавых аптычных сістэмах сувязі. Такім чынам, адным з напрамкаў даследаванняў высакахуткасных фотадэтэктараў з'яўляецца пытанне аб тым, як пазбегнуць негатыўных уздзеянняў для далейшага зніжэння паразітных RC-параметраў прылады. Па-другое, па меры павелічэння прапускной здольнасці хваляводна-звязаных фотадэтэктараў зноў пачынае ўзнікаць абмежаванне паміж прапускной здольнасцю і адчувальнасцю. Нягледзячы на тое, што паведамлялася аб фотадэтэктарах Ge/Si і InGaAs з прапускной здольнасцю 3 дБ, якая перавышае 200 ГГц, іх адчувальнасць не з'яўляецца здавальняючай. Як павялічыць прапускную здольнасць, захоўваючы пры гэтым добрую адчувальнасць, з'яўляецца важнай тэмай даследавання, якая можа запатрабаваць укаранення новых тэхналагічна сумяшчальных матэрыялаў (высокая рухомасць і высокі каэфіцыент паглынання) або новых структур высакахуткасных прылад для вырашэння гэтай праблемы. Акрамя таго, па меры павелічэння прапускной здольнасці прылады сцэнарыі прымянення дэтэктараў у мікрахвалевых фатонных лініях будуць паступова павялічвацца. У адрозненне ад малой аптычнай магутнасці і высокаадчувальнага выяўлення ў аптычнай сувязі, гэты сцэнар, зыходзячы з высокай прапускной здольнасці, мае высокія патрабаванні да магутнасці насычэння для высокай магутнасці. Аднак прылады з высокай прапускной здольнасцю звычайна выкарыстоўваюць невялікія структуры, таму няпроста вырабляць высакахуткасныя фотадэтэктары з высокай магутнасцю насычэння, і могуць спатрэбіцца далейшыя інавацыі ў галіне экстракцыі носьбітаў зарада і рассейвання цяпла прыладамі. Нарэшце, зніжэнне цёмнага току высакахуткасных дэтэктараў застаецца праблемай, якую павінны вырашыць фотадэтэктары з неадпаведнасцю рашоткі. Цёмны ток у асноўным звязаны з якасцю крышталя і станам паверхні матэрыялу. Такім чынам, ключавыя працэсы, такія як высакаякасная гетэраэпітаксія або стварэнне злучэнняў у сістэмах з неадпаведнасцю рашоткі, патрабуюць дадатковых даследаванняў і інвестыцый.
Час публікацыі: 20 жніўня 2025 г.