perkenalkanPengesan foto InGaAs
InGaAs ialah salah satu bahan yang ideal untuk mencapai tindak balas tinggi danpengesan foto berkelajuan tinggi. Pertama, 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 kedua-duanya lebih kurang 1×107cm/s. Sementara itu, di bawah medan elektrik tertentu, bahan InGaAs dan InP mempamerkan kesan overshoot halaju elektron, dengan halaju overshoot mereka masing-masing mencapai 4×107cm/s dan 6×107cm/s. Ia adalah kondusif untuk mencapai lebar jalur lintasan yang lebih tinggi. Pada masa ini, pengesan foto InGaAs ialah pengesan foto paling utama untuk komunikasi optik. Di pasaran, kaedah gandingan kejadian permukaan adalah yang paling biasa. Produk pengesan kejadian permukaan dengan 25 Gaud/s dan 56 Gaud/s sudah boleh dihasilkan secara besar-besaran. Pengesan insiden permukaan bersaiz lebih kecil, kejadian belakang dan lebar jalur tinggi juga telah dibangunkan, terutamanya untuk aplikasi seperti kelajuan tinggi dan ketepuan tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh batasan kaedah gandingan mereka, pengesan insiden permukaan sukar untuk disepadukan dengan peranti optoelektronik lain. Oleh itu, dengan peningkatan permintaan untuk penyepaduan optoelektronik, pandu gelombang digabungkan dengan pengesan foto InGaAs dengan prestasi cemerlang dan sesuai untuk penyepaduan telah beransur-ansur menjadi tumpuan penyelidikan. Antaranya, modul pengesan foto InGaAs komersial 70GHz dan 110GHz hampir kesemuanya menggunakan struktur gandingan pandu gelombang. Mengikut perbezaan dalam bahan substrat, pandu gelombang digabungkan dengan pengesan foto InGaAs terutamanya boleh dikelaskan kepada dua jenis: berasaskan INP dan berasaskan Si. Bahan epitaxial 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 diikat 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 pengesan foto dalam pelbagai persekitaran aplikasi, terutamanya dalam keadaan yang melampau, juga merupakan salah satu faktor utama dalam aplikasi praktikal. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, jenis pengesan baharu seperti bahan perovskit, organik dan dua dimensi, yang telah menarik perhatian ramai, masih menghadapi banyak cabaran dari segi kestabilan jangka panjang kerana bahan itu sendiri mudah dipengaruhi oleh faktor persekitaran. Sementara itu, proses penyepaduan bahan baharu masih belum matang, dan penerokaan lanjut masih diperlukan untuk pengeluaran berskala besar dan konsistensi prestasi.
Walaupun pengenalan induktor boleh meningkatkan lebar jalur peranti secara berkesan pada masa ini, ia tidak popular dalam sistem komunikasi optik digital. Oleh itu, bagaimana untuk mengelakkan kesan negatif untuk mengurangkan lagi parameter RC parasit peranti adalah salah satu arahan penyelidikan pengesan foto berkelajuan tinggi. Kedua, apabila lebar jalur pengesan foto berganding pandu gelombang terus meningkat, kekangan antara lebar jalur dan tanggungjawab mula muncul semula. Walaupun pengesan foto Ge/Si dan pengesan foto InGaAs dengan lebar jalur 3dB melebihi 200GHz telah dilaporkan, tanggungjawab mereka tidak memuaskan. Cara meningkatkan lebar jalur sambil mengekalkan tanggungjawab yang baik ialah topik penyelidikan yang penting, yang mungkin memerlukan pengenalan bahan baharu yang serasi dengan proses (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 yang kecil dan pengesanan kepekaan tinggi dalam komunikasi optik, senario ini, berdasarkan lebar jalur yang tinggi, mempunyai permintaan kuasa tepu yang tinggi untuk kejadian kuasa tinggi. Walau bagaimanapun, peranti lebar jalur tinggi biasanya menggunakan struktur bersaiz kecil, jadi tidak mudah untuk menghasilkan pengesan foto berkelajuan tinggi dan kuasa 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 pengesan foto dengan ketidakpadanan kekisi. Arus gelap terutamanya berkaitan dengan kualiti kristal dan keadaan permukaan bahan. Oleh itu, proses utama seperti heteroepitaksi berkualiti tinggi atau ikatan di bawah sistem ketidakpadanan kekisi memerlukan lebih banyak penyelidikan dan pelaburan.
Masa siaran: Ogos-20-2025