მაღალსიჩქარიანი ფოტოდეტექტორები წარმოდგენილია InGaAs ფოტოდეტექტორებით

მაღალსიჩქარიანი ფოტოდეტექტორები წარმოდგენილიაInGaAs ფოტოდეტექტორები

მაღალსიჩქარიანი ფოტოდეტექტორებიოპტიკური კომუნიკაციის სფეროში ძირითადად შედის III-V InGaAs ფოტოდეტექტორები და IV სრული Si და Ge/Si ფოტოდეტექტორებიპირველი ტრადიციული ახლო ინფრაწითელი დეტექტორია, რომელიც დიდი ხნის განმავლობაში დომინირებდა, ხოლო მეორე ამომავალ ვარსკვლავად ქცევისთვის სილიკონის ოპტიკურ ტექნოლოგიაზეა დამოკიდებული და ბოლო წლებში საერთაშორისო ოპტოელექტრონული კვლევის სფეროში პოპულარობას იძენს. გარდა ამისა, პეროვსკიტის, ორგანული და ორგანზომილებიანი მასალების ბაზაზე დაფუძნებული ახალი დეტექტორები სწრაფად ვითარდება მარტივი დამუშავების, კარგი მოქნილობისა და რეგულირებადი თვისებების უპირატესობების გამო. ამ ახალ დეტექტორებსა და ტრადიციულ არაორგანულ ფოტოდეტექტორებს შორის მნიშვნელოვანი განსხვავებებია მასალის თვისებებსა და წარმოების პროცესებში. პეროვსკიტის დეტექტორებს აქვთ შესანიშნავი სინათლის შთანთქმის მახასიათებლები და ეფექტური მუხტის გადატანის უნარი, ორგანული მასალების დეტექტორები ფართოდ გამოიყენება მათი დაბალი ღირებულებისა და მოქნილი ელექტრონების გამო, ხოლო ორგანზომილებიანი მასალების დეტექტორებმა დიდი ყურადღება მიიპყრო მათი უნიკალური ფიზიკური თვისებებისა და მატარებლების მაღალი მობილურობის გამო. თუმცა, InGaAs და Si/Ge დეტექტორებთან შედარებით, ახალი დეტექტორები კვლავ საჭიროებენ გაუმჯობესებას გრძელვადიანი სტაბილურობის, წარმოების სიმწიფისა და ინტეგრაციის თვალსაზრისით.

InGaAs ერთ-ერთი იდეალური მასალაა მაღალსიჩქარიანი და მაღალი რეაქციის ფოტოდეტექტორების დასამზადებლად. უპირველეს ყოვლისა, InGaAs არის პირდაპირი ზოლური უფსკრულის მქონე ნახევარგამტარული მასალა და მისი ზოლური უფსკრულის სიგანის რეგულირება შესაძლებელია In-სა და Ga-ს შორის თანაფარდობით, სხვადასხვა ტალღის სიგრძის ოპტიკური სიგნალების აღმოსაჩენად. მათ შორის, In0.53Ga0.47As იდეალურად ერწყმის InP-ის სუბსტრატის ბადეს და აქვს სინათლის შთანთქმის დიდი კოეფიციენტი ოპტიკურ საკომუნიკაციო დიაპაზონში, რაც ყველაზე ფართოდ გამოიყენება...ფოტოდეტექტორები, ხოლო ბნელი დენის და რეაგირების მაჩვენებლები ასევე საუკეთესოა. მეორეც, InGaAs და InP მასალებს აქვთ მაღალი ელექტრონების დრეიფის სიჩქარე, ხოლო მათი გაჯერებული ელექტრონების დრეიფის სიჩქარე დაახლოებით 1×107 სმ/წმ-ია. ამავდროულად, InGaAs და InP მასალებს აქვთ ელექტრონების სიჩქარის გადაჭარბების ეფექტი სპეციფიკური ელექტრული ველის ქვეშ. გადაჭარბების სიჩქარე შეიძლება დაიყოს 4×107 სმ/წმ და 6×107 სმ/წმ-ად, რაც ხელს უწყობს უფრო დიდი, დროში შეზღუდული გადამტანი გამტარობის რეალიზებას. ამჟამად, InGaAs ფოტოდეტექტორი არის ყველაზე გავრცელებული ფოტოდეტექტორი ოპტიკური კომუნიკაციისთვის და ბაზარზე ძირითადად გამოიყენება ზედაპირული დაცემის შეერთების მეთოდი, ხოლო რეალიზებულია 25 გბაუდ/წმ და 56 გბაუდ/წმ ზედაპირული დაცემის დეტექტორის პროდუქტები. ასევე შემუშავებულია უფრო მცირე ზომის, უკუ დაცემის და დიდი გამტარობის ზედაპირული დაცემის დეტექტორები, რომლებიც ძირითადად შესაფერისია მაღალი სიჩქარისა და მაღალი გაჯერების აპლიკაციებისთვის. თუმცა, ზედაპირული დაცემის ზონდი შეზღუდულია მისი შეერთების რეჟიმით და რთულია სხვა ოპტოელექტრონულ მოწყობილობებთან ინტეგრირება. ამიტომ, ოპტოელექტრონული ინტეგრაციის მოთხოვნების გაუმჯობესებასთან ერთად, ტალღგამტარი შეერთებული InGaAs ფოტოდეტექტორები, რომლებიც შესანიშნავი მუშაობითა და ინტეგრაციისთვის ვარგისია, თანდათანობით კვლევის ცენტრში მოექცა, რომელთა შორის კომერციული 70 გჰც და 110 გჰც InGaAs ფოტოზონდის მოდულები თითქმის ყველა იყენებს ტალღგამტარ შეერთებულ სტრუქტურებს. სხვადასხვა სუბსტრატის მასალის მიხედვით, ტალღგამტარი შეერთებული InGaAs ფოტოელექტრული ზონდი შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: InP და Si. InP სუბსტრატზე ეპიტაქსიური მასალა მაღალი ხარისხისაა და უფრო შესაფერისია მაღალი ხარისხის მოწყობილობების დასამზადებლად. თუმცა, III-V მასალებს, InGaAs მასალებს და Si სუბსტრატებზე გაზრდილ ან შეერთებულ Si სუბსტრატებს შორის სხვადასხვა შეუსაბამობა იწვევს მასალის ან ინტერფეისის შედარებით დაბალ ხარისხს და მოწყობილობის მუშაობას კვლავ აქვს გაუმჯობესების დიდი პოტენციალი.