Fotodetektor berkelajuan tinggi diperkenalkan olehPengesan foto InGaAs
Fotodetektor berkelajuan tinggidalam bidang komunikasi optik terutamanya merangkumi pengesan foto III-V InGaAs dan IV penuh Si dan Ge/Pengesan foto SiPengesan inframerah dekat tradisional merupakan pengesan yang telah lama dominan, manakala pengesan optik silikon bergantung pada teknologi optik silikon untuk menjadi bintang yang sedang meningkat naik, dan merupakan tumpuan utama dalam bidang penyelidikan optoelektronik antarabangsa sejak kebelakangan ini. Di samping itu, pengesan baharu berdasarkan perovskit, bahan organik dan dua dimensi sedang berkembang pesat disebabkan oleh kelebihan pemprosesan yang mudah, fleksibiliti yang baik dan sifat yang boleh ditala. Terdapat perbezaan yang ketara antara pengesan baharu ini dan pengesan foto bukan organik tradisional dalam sifat bahan dan proses pembuatan. Pengesan perovskit mempunyai ciri penyerapan cahaya yang sangat baik dan kapasiti pengangkutan cas yang cekap, pengesan bahan organik digunakan secara meluas kerana kosnya yang rendah dan elektron yang fleksibel, dan pengesan bahan dua dimensi telah menarik banyak perhatian kerana sifat fizikalnya yang unik dan mobiliti pembawa yang tinggi. Walau bagaimanapun, berbanding dengan pengesan InGaAs dan Si/Ge, pengesan baharu masih perlu diperbaiki dari segi kestabilan jangka panjang, kematangan pembuatan dan integrasi.
InGaAs merupakan salah satu bahan ideal untuk menghasilkan pengesan foto berkelajuan tinggi dan tindak balas tinggi. Pertama sekali, InGaAs merupakan bahan semikonduktor celah jalur langsung, dan lebar celah jalurnya boleh dikawal oleh nisbah antara In dan Ga untuk mencapai pengesanan isyarat optik dengan panjang gelombang yang berbeza. Antaranya, In0.53Ga0.47As dipadankan dengan sempurna dengan kekisi substrat InP, dan mempunyai pekali penyerapan cahaya yang besar dalam jalur komunikasi optik, yang paling banyak digunakan dalam penyediaanpengesan foto, dan prestasi arus gelap serta daya tindak balas juga adalah yang terbaik. Kedua, bahan InGaAs dan InP kedua-duanya mempunyai halaju hanyutan elektron yang tinggi, dan halaju hanyutan elektron tepu mereka adalah kira-kira 1×107 cm/s. Pada masa yang sama, bahan InGaAs dan InP mempunyai kesan larian halaju elektron di bawah medan elektrik tertentu. Halaju larian boleh dibahagikan kepada 4×107 cm/s dan 6×107 cm/s, yang kondusif untuk merealisasikan lebar jalur terhad masa pembawa yang lebih besar. Pada masa ini, pengesan foto InGaAs adalah pengesan foto paling arus perdana untuk komunikasi optik, dan kaedah gandingan kejadian permukaan kebanyakannya digunakan di pasaran, dan produk pengesan kejadian permukaan 25 Gbaud/s dan 56 Gbaud/s telah direalisasikan. Pengesan kejadian permukaan bersaiz lebih kecil, kejadian belakang dan lebar jalur yang besar juga telah dibangunkan, yang kebanyakannya sesuai untuk aplikasi berkelajuan tinggi dan tepu tinggi. Walau bagaimanapun, prob kejadian permukaan dihadkan oleh mod gandingannya dan sukar untuk diintegrasikan dengan peranti optoelektronik lain. Oleh itu, dengan peningkatan keperluan integrasi optoelektronik, pengesan foto InGaAs gandingan pandu gelombang dengan prestasi cemerlang dan sesuai untuk integrasi secara beransur-ansur menjadi tumpuan penyelidikan, antaranya modul fotoprob InGaAs komersial 70 GHz dan 110 GHz hampir semuanya menggunakan struktur gandingan pandu gelombang. Mengikut bahan substrat yang berbeza, prob fotoelektrik gandingan pandu gelombang InGaAs boleh dibahagikan kepada dua kategori: InP dan Si. Bahan epitaksi pada substrat InP mempunyai kualiti yang tinggi dan lebih sesuai untuk penyediaan peranti berprestasi tinggi. Walau bagaimanapun, pelbagai ketidakpadanan antara bahan III-V, bahan InGaAs dan substrat Si yang ditanam atau terikat pada substrat Si membawa kepada kualiti bahan atau antara muka yang agak lemah, dan prestasi peranti masih mempunyai ruang yang besar untuk penambahbaikan.
Masa siaran: 31 Dis-2024