Pokrok výskumuInGaAs fotodetektor
S exponenciálnym rastom objemu prenosu komunikačných dát nahradila technológia optického prepojenia tradičnú technológiu elektrického prepojenia a stala sa hlavnou technológiou pre vysokorýchlostný prenos s nízkymi stratami na stredné a dlhé vzdialenosti. Ako hlavná súčasť optického prijímacieho konca...fotodetektormá čoraz vyššie požiadavky na svoj vysokorýchlostný výkon. Medzi nimi sú vlnovodovo viazané fotodetektory malé, majú vysokú šírku pásma a dajú sa ľahko integrovať na čipe s inými optoelektronickými zariadeniami, čo je zameraním výskumu vysokorýchlostnej fotodetekcie. a sú najreprezentatívnejšími fotodetektormi v komunikačnom pásme blízkeho infračerveného žiarenia.
InGaAs je jeden z ideálnych materiálov na dosiahnutie vysokej rýchlosti avysoko citlivé fotodetektoryPo prvé, InGaAs je polovodičový materiál s priamou šírkou zakázaného pásma a jeho šírka zakázaného pásma sa dá regulovať pomerom medzi In a Ga, čo umožňuje detekciu optických signálov rôznych vlnových dĺžok. Spomedzi nich je In0,53Ga0,47As dokonale prispôsobený mriežke substrátu InP a má veľmi vysoký koeficient absorpcie svetla v pásme optickej komunikácie. Je najpoužívanejší pri výrobe fotodetektorov a má tiež najlepší výkon v tmavom prúde a citlivosti. Po druhé, materiály InGaAs aj InP majú relatívne vysoké rýchlosti driftu elektrónov, pričom ich nasýtené rýchlosti driftu elektrónov sú približne 1 × 107 cm/s. Zároveň, pri špecifických elektrických poliach, materiály InGaAs a InP vykazujú efekt prekročenia rýchlosti elektrónov, pričom ich rýchlosti prekročenia dosahujú 4 × 107 cm/s a 6 × 107 cm/s. To prispieva k dosiahnutiu vyššej šírky pásma kríženia. V súčasnosti sú fotodetektory InGaAs najbežnejšími fotodetektormi pre optickú komunikáciu. Boli vyvinuté aj menšie detektory povrchového dopadu so spätným dopadom a s vysokou šírkou pásma, ktoré sa používajú hlavne v aplikáciách, ako sú vysoké rýchlosti a vysoká saturácia.
Avšak kvôli obmedzeniam ich metód prepojenia je ťažké integrovať detektory dopadajúceho na povrch s inými optoelektronickými zariadeniami. Preto sa s rastúcim dopytom po optoelektronickej integrácii postupne stali predmetom výskumu vlnovodovo viazané InGaAs fotodetektory s vynikajúcim výkonom a vhodnými na integráciu. Medzi nimi takmer všetky komerčné moduly InGaAs fotodetektorov s frekvenciami 70 GHz a 110 GHz používajú vlnovodové väzbové štruktúry. Podľa rozdielu v materiáloch substrátu možno vlnovodovo viazané InGaAs fotodetektory rozdeliť hlavne na dva typy: na báze INP a na báze Si. Materiál epitaxný na substrátoch InP má vysokú kvalitu a je vhodnejší na výrobu vysokovýkonných zariadení. Avšak pri materiáloch skupiny III-V pestovaných alebo viazaných na Si substrátoch je kvalita materiálu alebo rozhrania relatívne nízka a stále existuje značný priestor na zlepšenie výkonu zariadení.
Zariadenie používa ako materiál oblasti ochudobnenia InGaAsP namiesto InP. Hoci to do určitej miery znižuje rýchlosť saturačného driftu elektrónov, zlepšuje väzbu dopadajúceho svetla z vlnovodu do oblasti absorpcie. Zároveň sa odstráni kontaktná vrstva typu N InGaAsP a na každej strane povrchu typu P sa vytvorí malá medzera, čo účinne zvyšuje obmedzenie svetelného poľa. To prispieva k dosiahnutiu vyššej citlivosti zariadenia.
Čas uverejnenia: 28. júla 2025