Wêrom moatte wy Ge as fotodetektor brûke?

Wêrom moatte wy Ge brûke as infotodetektor
1. Basisposysje: Wêrom is it nedich om Ge as fotodetektor te brûken
Yn optyske ferbiningen fan silisium binne fotodetektors de "oersetters" dy't optyske sinjalen werom omsette yn elektryske sinjalen. Silisium sels hat lykwols in bânkloof fan 1,12 eV en is hast transparant foar kommunikaasjebannen fan 1310/1550 nm, sadat allinich germanium (Ge) ynfierd wurde kin.
Ge hat in direkte bandgap fan 0.8 eV, dy't de kommunikaasje O/C-band beslacht, mar in roostermismatch fan 4.2% mei silisium hat. De dislokaasjetichtens foar direkte groei is sa heech as 4 × 10 ⁸ cm ⁻², en tsjustere stroom is folslein net beskikber; Tagelyk hat Ge in yndirekte bandgap, en syn absorpsjekoëffisjint is fansels ien oarder fan grutte leger as InGaAs, wat in natuerlike swakte is.
2, Core trochbraak: waveguide-yntegraasje brekt de prestaasjeknelpunt
De "absorpsjelingte = dragerkolleksjepaad" fan tradisjonele fertikale ynfalfotodetektors hat in "responsiviteitsbânbreedte" wip, mei in boppeste limyt fan mar 7 GHz;
Op it stuit binne de mainstream-apparaatrûtes ferdield yn trije kategoryen:
Fertikale pin: It proses is it ienfâldichste en mainstream yn 'e yndustry, en berikt 40Gb/s @ nul bias en> 60GHz bânbreedte;
MSM Metal Semiconductor Metal: Gjin needsaak foar doping by hege temperatuer, kin yntegrearre wurde yn 'e backend, hat hege tsjustere stroom, en in bânbreedte fan mear as 40 GHz;
Hege-ein farianten:Reizgjende weachfotodetektors(TWPD) en single-line carrier fotodetektors (UTC) wurde brûkt foar mikrogolffotonferbiningen, wêrby't hege bânbreedte en hege sêding fotostroom yn lykwicht brocht wurde.
3. Materialen en fakmanskip: 'Gebreken' yn foardielen feroarje
As reaksje op it ferskil yn roosters en tekoartkommingen yn prestaasjes hat de sektor folwoeksen oplossingen ûntwikkele:
Twa-staps epitaksymetoade: earst wurdt in bufferlaach by lege temperatuer fan 30-50 nm groeid, en dan wurdt de temperatuer ferhege om de doeldikte te berikken, wêrtroch't de dislokaasjetichtens werombrocht wurdt nei ~ 10 ⁷ cm ⁻ ²;
Spanningstechnyk: It ferskil yn termyske útwreidingskoëffisiënten tusken Ge en Si sil in biaxiale trekspanning fan 0,2% yn 'e Ge-film feroarsaakje, wat resulteart yn in direkte reduksje fan 'e bângat fan 0,8 eV nei 0,77 eV en in útwreiding fan 'e absorptionsrâne fan 1,55 μm nei 1,61 μm, dy't de heule C+L-band beslacht, en sels de absorptionskoëffisiënt yn 'e L-band kin oerienkomme mei dy fan InGaAs;
CMOS-yntegraasje: It is noch yn 'e ferkennende faze. Front-end yntegraasje (FEOL) moat hege temperatueren boppe 750 ℃ ​​wjerstean, wylst back-end yntegraasje (BEOL) temperatuerfreonlik is, mar sûnder kristalsubstraten, en noch gjin ferienige folwoeksen oplossing foarme hat. Op it stuit brûkt de yndustry oer it algemien in mingde rûte fan "90% single-chip + eksternelaser".