PerkenalkanPengesan foto InGaAs
InGaAs merupakan salah satu bahan ideal untuk mencapai tindak balas yang tinggi danfotodetektor berkelajuan tinggiPertama, InGaAs ialah bahan semikonduktor celah jalur langsung, dan lebar celah jalurnya boleh dikawal oleh nisbah antara In dan Ga, membolehkan 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 sangat tinggi dalam jalur komunikasi optik. Ia adalah yang paling banyak digunakan dalam penyediaanpengesan fotodan juga mempunyai prestasi arus gelap dan responsif yang paling cemerlang. Kedua, kedua-dua bahan InGaAs dan InP mempunyai halaju hanyutan elektron yang agak tinggi, dengan halaju hanyutan elektron tepu mereka kedua-duanya kira-kira 1×107cm/s. Sementara itu, di bawah medan elektrik tertentu, bahan InGaAs dan InP mempamerkan kesan lampau halaju elektron, dengan halaju lampau mereka masing-masing mencapai 4×107cm/s dan 6×107cm/s. Ia kondusif untuk mencapai lebar jalur lintasan yang lebih tinggi. Pada masa ini, fotodetektor InGaAs adalah fotodetektor paling arus perdana untuk komunikasi optik. Di pasaran, kaedah gandingan permukaan-insiden adalah yang paling biasa. Produk pengesan permukaan-insiden dengan 25 Gaud/s dan 56 Gaud/s sudah boleh dihasilkan secara besar-besaran. Pengesan permukaan-insiden bersaiz lebih kecil, insiden belakang, dan lebar jalur tinggi juga telah dibangunkan, terutamanya untuk aplikasi seperti kelajuan tinggi dan ketepuan tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh batasan kaedah gandingannya, pengesan tuju permukaan sukar untuk disepadukan dengan peranti optoelektronik lain. Oleh itu, dengan peningkatan permintaan untuk penyepaduan optoelektronik, pengesan foto InGaAs gandingan pandu gelombang dengan prestasi yang sangat baik dan sesuai untuk penyepaduan secara beransur-ansur menjadi tumpuan penyelidikan. Antaranya, modul pengesan foto InGaAs komersial 70GHz dan 110GHz hampir semuanya menggunakan struktur gandingan pandu gelombang. Mengikut perbezaan bahan substrat, pengesan foto InGaAs gandingan pandu gelombang terutamanya boleh dikelaskan kepada dua jenis: berasaskan INP dan berasaskan Si. Epitaksi bahan pada substrat InP mempunyai kualiti yang tinggi dan lebih sesuai untuk fabrikasi peranti berprestasi tinggi. Walau bagaimanapun, untuk bahan kumpulan III-V yang ditanam atau terikat pada substrat Si, disebabkan oleh pelbagai ketidakpadanan antara bahan InGaAs dan substrat Si, kualiti bahan atau antara muka agak lemah, dan masih terdapat ruang yang besar untuk penambahbaikan dalam prestasi peranti.
Kestabilan fotodetektor dalam pelbagai persekitaran aplikasi, terutamanya dalam keadaan yang ekstrem, juga merupakan salah satu faktor utama dalam aplikasi praktikal. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, jenis pengesan baharu seperti perovskit, bahan organik dan dua dimensi, yang telah menarik banyak perhatian, masih menghadapi banyak cabaran dari segi kestabilan jangka panjang disebabkan oleh fakta bahawa bahan itu sendiri mudah terjejas oleh faktor persekitaran. Sementara itu, proses integrasi bahan baharu masih belum matang, dan penerokaan lanjut masih diperlukan untuk pengeluaran berskala besar dan konsistensi prestasi.
Walaupun pengenalan induktor dapat meningkatkan lebar jalur peranti secara berkesan pada masa ini, ia tidak popular dalam sistem komunikasi optik digital. Oleh itu, cara mengelakkan kesan negatif untuk mengurangkan lagi parameter RC parasit peranti adalah salah satu hala tuju penyelidikan fotodetektor berkelajuan tinggi. Kedua, apabila lebar jalur fotodetektor gandingan pandu gelombang terus meningkat, kekangan antara lebar jalur dan responsif mula muncul semula. Walaupun fotodetektor Ge/Si dan fotodetektor InGaAs dengan lebar jalur 3dB melebihi 200GHz telah dilaporkan, responsifnya tidak memuaskan. Cara meningkatkan lebar jalur sambil mengekalkan responsif yang baik adalah topik penyelidikan yang penting, yang mungkin memerlukan pengenalan bahan serasi proses baharu (mobiliti tinggi dan pekali penyerapan tinggi) atau struktur peranti berkelajuan tinggi baharu untuk diselesaikan. Di samping itu, apabila lebar jalur peranti meningkat, senario aplikasi pengesan dalam pautan fotonik gelombang mikro akan meningkat secara beransur-ansur. Tidak seperti insiden kuasa optik kecil dan pengesanan sensitiviti tinggi dalam komunikasi optik, senario ini, berdasarkan lebar jalur yang tinggi, mempunyai permintaan kuasa tepu yang tinggi untuk insiden kuasa tinggi. Walau bagaimanapun, peranti jalur lebar tinggi biasanya menggunakan struktur bersaiz kecil, jadi tidak mudah untuk menghasilkan fotodetektor berkelajuan tinggi dan berkuasa tepu tinggi, dan inovasi selanjutnya mungkin diperlukan dalam pengekstrakan pembawa dan pelesapan haba peranti. Akhir sekali, mengurangkan arus gelap pengesan berkelajuan tinggi kekal sebagai masalah yang perlu diselesaikan oleh fotodetektor dengan ketidakpadanan kekisi. Arus gelap terutamanya berkaitan dengan kualiti kristal dan keadaan permukaan bahan. Oleh itu, proses utama seperti heteroepitaksi berkualiti tinggi atau sistem ikatan di bawah ketidakpadanan kekisi memerlukan lebih banyak penyelidikan dan pelaburan.
Masa siaran: 20-Ogos-2025