YntrodusearjeInGaAs fotodetektor
InGaAs is ien fan 'e ideale materialen foar it berikken fan hege respons enhege-snelheid fotodetektorEarst is InGaAs in healgeleidermateriaal mei direkte bandgap, en de breedte fan 'e bandgap kin wurde regele troch de ferhâlding tusken In en Ga, wêrtroch't optyske sinjalen fan ferskate golflingten kinne wurde detektearre. Under harren is In0.53Ga0.47As perfekt oerienkommen mei it InP-substraatrooster en hat in heul hege ljochtabsorpsjekoëffisjint yn 'e optyske kommunikaasjebân. It is it meast brûkte materiaal by de tarieding fanfotodetektoren hat ek de meast útsûnderlike tsjustere stroom- en responsiviteitsprestaasjes. Twadder hawwe sawol InGaAs- as InP-materialen relatyf hege elektrondriftsnelheden, mei har verzadigde elektrondriftsnelheden dy't beide sawat 1 × 10 7 cm / s binne. Underwilens litte InGaAs- en InP-materialen ûnder spesifike elektryske fjilden elektronsnelheidsovershoot-effekten sjen, mei har overshootsnelheden dy't respektivelik 4 × 10 7 cm / s en 6 × 10 7 cm / s berikke. Dit is geunstich foar it berikken fan in hegere krusingsbânbreedte. Op it stuit binne InGaAs-fotodetektors de meast mainstream fotodetektor foar optyske kommunikaasje. Op 'e merk is de oerflak-ynsidintkoppelingmetoade it meast foarkommende. Oerflak-ynsidintdetektorprodukten mei 25 Gaud / s en 56 Gaud / s kinne al massa produsearre wurde. Lytsere, efterynsidint- en hege-bânbreedte oerflak-ynsidintdetektors binne ek ûntwikkele, benammen foar tapassingen lykas hege snelheid en hege sêding. Fanwegen de beheiningen fan har koppelingsmetoaden binne oerflakynsidintdetektors lykwols lestich te yntegrearjen mei oare opto-elektronyske apparaten. Dêrom, mei de tanimmende fraach nei opto-elektronyske yntegraasje, binne wellelieder-keppele InGaAs-fotodetektors mei poerbêste prestaasjes en geskikt foar yntegraasje stadichoan it fokus fan ûndersyk wurden. Under harren brûke kommersjele InGaAs-fotodetektormodules fan 70GHz en 110GHz hast allegear wellelieder-koppelingsstrukturen. Neffens it ferskil yn substraatmaterialen kinne wellelieder-keppele InGaAs-fotodetektors benammen wurde yndield yn twa typen: INP-basearre en Si-basearre. It materiaal epitaksiaal op InP-substraten hat hege kwaliteit en is geskikter foar de fabrikaazje fan apparaten mei hege prestaasjes. Foar III-V-groepmaterialen dy't groeid of ferbûn binne op Si-substraten, is de materiaal- of ynterfacekwaliteit lykwols relatyf min, fanwegen ferskate ferskillen tusken InGaAs-materialen en Si-substraten, en is der noch in soad romte foar ferbettering yn 'e prestaasjes fan' e apparaten.
De stabiliteit fan in fotodetektor yn ferskate tapassingsomjouwings, benammen ûnder ekstreme omstannichheden, is ek ien fan 'e wichtichste faktoaren yn praktyske tapassingen. Yn 'e lêste jierren steane nije soarten detektors lykas perovskite, organyske en twadiminsjonale materialen, dy't in soad oandacht lutsen hawwe, noch altyd foar in protte útdagings op it mêd fan stabiliteit op lange termyn, om't de materialen sels maklik beynfloede wurde troch miljeufaktoaren. Underwilens is it yntegraasjeproses fan nije materialen noch net folwoksen, en fierder ûndersyk is noch nedich foar grutskalige produksje en prestaasjeskonsistinsje.
Hoewol't de ynfiering fan induktors op it stuit de bânbreedte fan apparaten effektyf ferheegje kin, is it net populêr yn digitale optyske kommunikaasjesystemen. Dêrom is ien fan 'e ûndersyksrjochtingen fan hege-snelheid fotodetektor hoe't negative ynfloeden foarkommen wurde kinne om de parasitêre RC-parameters fan it apparaat fierder te ferminderjen. Twadder, om't de bânbreedte fan wellelieder-keppele fotodetektors bliuwt tanimme, begjint de beheining tusken bânbreedte en responsiviteit wer op te kommen. Hoewol Ge/Si-fotodetektors en InGaAs-fotodetektors mei in 3dB-bânbreedte fan mear as 200GHz rapportearre binne, binne har responsiviteiten net befredigjend. Hoe't de bânbreedte ferhege wurde kin mei behâld fan in goede responsiviteit is in wichtich ûndersyksûnderwerp, dat de ynfiering fan nije proses-kompatibele materialen (hege mobiliteit en hege absorpsjekoëffisjint) of nije hege-snelheid apparaatstrukturen kin fereaskje om op te lossen. Derneist, as de apparaatbânbreedte tanimt, sille de tapassingsscenario's fan detektors yn mikrogolffotonyske ferbiningen stadichoan tanimme. Oars as de lytse optyske krêftynsidinsje en hege gefoelichheidsdeteksje yn optyske kommunikaasje, hat dit senario, op basis fan hege bânbreedte, in hege fraach nei sêdingskrêft foar hege krêftynsidinsje. Apparaten mei hege bânbreedte brûke lykwols meastentiids lytse struktueren, sadat it net maklik is om fotodetektors mei hege snelheid en hege sêdingskrêft te meitsjen, en fierdere ynnovaasjes kinne nedich wêze yn 'e ladingdrager-ekstraksje en waarmteôffier fan' e apparaten. Uteinlik bliuwt it ferminderjen fan 'e tsjustere stroom fan hege snelheidsdetektors in probleem dat fotodetektors mei roastermismatch moatte oplosse. Tsjustere stroom is benammen relatearre oan 'e kristalkwaliteit en oerflaktastân fan it materiaal. Dêrom fereaskje wichtige prosessen lykas heteroepitaksy fan hege kwaliteit of bonding ûnder roastermismatch-systemen mear ûndersyk en ynvestearring.
Pleatsingstiid: 20 augustus 2025