Kemajuan PenyelidikanPengesan foto InGaAs
Dengan pertumbuhan eksponen jumlah penghantaran data komunikasi, teknologi interkoneksi optik telah menggantikan teknologi interkoneksi elektrik tradisional dan telah menjadi teknologi arus perdana untuk penghantaran berkelajuan tinggi kehilangan rendah jarak sederhana dan jauh. Sebagai komponen teras hujung penerima optik,pengesan fotomempunyai keperluan yang semakin tinggi untuk prestasi berkelajuan tingginya. Antaranya, fotodetektor gandingan pandu gelombang bersaiz kecil, lebar jalur tinggi, dan mudah disepadukan pada cip dengan peranti optoelektronik lain, yang merupakan fokus penyelidikan fotodeteksi berkelajuan tinggi, dan merupakan fotodetektor paling representatif dalam jalur komunikasi inframerah dekat.
InGaAs merupakan salah satu bahan ideal untuk mencapai kelajuan tinggi danfotodetektor tindak balas 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 penyediaan fotodetektor dan 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 kira-kira 1×107cm/s. Sementara itu, di bawah medan elektrik tertentu, bahan InGaAs dan InP mempamerkan kesan larian halaju elektron, dengan halaju larian 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 ialah fotodetektor paling utama untuk komunikasi optik. Pengesan insiden permukaan bersaiz lebih kecil, insiden belakang dan jalur lebar tinggi juga telah dibangunkan, terutamanya digunakan dalam 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.
Peranti ini menggunakan InGaAsP dan bukannya InP sebagai bahan kawasan susutan. Walaupun ia mengurangkan halaju hanyutan tepu elektron sehingga tahap tertentu, ia meningkatkan gandingan cahaya datang dari pandu gelombang ke kawasan penyerapan. Pada masa yang sama, lapisan sentuhan jenis-N InGaAsP disingkirkan, dan jurang kecil terbentuk pada setiap sisi permukaan jenis-P, dengan berkesan meningkatkan kekangan pada medan cahaya. Ia kondusif untuk peranti mencapai daya tindak balas yang lebih tinggi.
Masa siaran: 28 Julai 2025