Pengesan foto berkelajuan tinggi diperkenalkan olehPengesan foto InGaAs
Pengesan foto berkelajuan tinggidalam bidang komunikasi optik terutamanya termasuk pengesan foto III-V InGaAs dan IV penuh Si dan Ge/Pengesan foto. Yang pertama adalah pengesan inframerah dekat tradisional, yang telah menjadi dominan sejak sekian lama, manakala yang kedua bergantung pada teknologi optik silikon untuk menjadi bintang yang semakin meningkat, dan merupakan tempat hangat dalam bidang penyelidikan optoelektronik antarabangsa dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Di samping itu, pengesan baharu berasaskan bahan perovskit, organik dan dua dimensi sedang berkembang pesat disebabkan kelebihan pemprosesan yang mudah, fleksibiliti yang baik dan sifat boleh melaras. Terdapat perbezaan ketara antara pengesan baharu ini dan pengesan foto tak organik tradisional dalam sifat bahan dan proses pembuatan. Pengesan perovskite mempunyai ciri penyerapan cahaya yang sangat baik dan kapasiti pengangkutan caj yang cekap, pengesan bahan organik digunakan secara meluas untuk kos rendah dan elektron fleksibelnya, 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 dipertingkatkan dari segi kestabilan jangka panjang, kematangan pembuatan dan penyepaduan.
InGaAs ialah salah satu bahan yang ideal untuk merealisasikan pengesan foto berkelajuan tinggi dan tindak balas tinggi. Pertama sekali, InGaAs ialah 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 dan responsif gelap juga adalah yang terbaik. Kedua, bahan InGaAs dan InP kedua-duanya mempunyai halaju hanyutan elektron yang tinggi, dan halaju hanyutan elektron tepunya adalah kira-kira 1 × 107 cm/s. Pada masa yang sama, bahan InGaAs dan InP mempunyai kesan overshoot halaju elektron di bawah medan elektrik tertentu. Halaju overshoot boleh dibahagikan kepada 4× 107cm/s dan 6×107cm/s, yang kondusif untuk merealisasikan lebar jalur terhad masa pembawa yang lebih besar. Pada masa ini, pengesan foto InGaAs ialah pengesan foto paling arus perdana untuk komunikasi optik, dan kaedah gandingan insiden permukaan kebanyakannya digunakan di pasaran, dan produk pengesan insiden permukaan 25 Gbaud/s dan 56 Gbaud/s telah direalisasikan. Pengesan insiden permukaan lebar yang lebih kecil, insiden belakang dan lebar lebar yang lebih besar juga telah dibangunkan, yang terutamanya sesuai untuk aplikasi kelajuan tinggi dan ketepuan tinggi. Walau bagaimanapun, siasatan kejadian permukaan dihadkan oleh mod gandingannya dan sukar untuk disepadukan dengan peranti optoelektronik lain. Oleh itu, dengan penambahbaikan keperluan penyepaduan optoelektronik, pandu gelombang berganding dengan pengesan foto InGaAs dengan prestasi cemerlang dan sesuai untuk penyepaduan telah beransur-ansur menjadi tumpuan penyelidikan, antaranya modul fotoprob InGaAs komersial 70 GHz dan 110 GHz hampir semuanya menggunakan struktur berganding pandu gelombang. Mengikut bahan substrat yang berbeza, pandu gelombang yang menggandingkan probe fotoelektrik InGaAs boleh dibahagikan kepada dua kategori: InP dan Si. Bahan epitaxial 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 diikat 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: Dis-31-2024