ТаанышууInGaAs фотодетектору
InGaAs жогорку жооптуулукка жетүү үчүн идеалдуу материалдардын бири болуп саналат жанажогорку ылдамдыктагы фотодетекторБиринчиден, InGaAs түз тилкелүү жарым өткөргүч материал болуп саналат жана анын тилкелүү тилкесинин туурасын In жана Ga катышы менен жөнгө салууга болот, бул ар кандай толкун узундуктарындагы оптикалык сигналдарды аныктоого мүмкүндүк берет. Алардын ичинен In0.53Ga0.47As InP субстрат торчосу менен эң сонун дал келет жана оптикалык байланыш тилкесинде жарыкты сиңирүү коэффициенти өтө жогору. Ал даярдоодо эң кеңири колдонулат.фотодетекторошондой эле эң көрүнүктүү караңгы ток жана жооп берүү көрсөткүчтөрүнө ээ. Экинчиден, InGaAs жана InP материалдарынын экөө тең салыштырмалуу жогорку электрон дрейф ылдамдыктарына ээ, алардын каныккан электрон дрейф ылдамдыктары болжол менен 1 × 107 см/с түзөт. Ошол эле учурда, белгилүү бир электр талааларынын астында InGaAs жана InP материалдары электрондордун ылдамдыгынан ашып кетүү эффекттерин көрсөтөт, алардын ашып кетүү ылдамдыктары тиешелүүлүгүнө жараша 4 × 107 см/с жана 6 × 107 см/с жетет. Бул жогорку кесилиш өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө жетүүгө өбөлгө түзөт. Учурда InGaAs фотодетекторлору оптикалык байланыш үчүн эң кеңири таралган фотодетектор болуп саналат. Рынокто беттик-инциденттик байланыш ыкмасы эң кеңири таралган. 25 Гауд/с жана 56 Гауд/с ылдамдыктагы беттик-инциденттик детекторлор массалык түрдө чыгарылышы мүмкүн. Кичинекей өлчөмдөгү, артка-инциденттик жана жогорку өткөрүү жөндөмдүүлүгүндөгү беттик-инциденттик детекторлор да иштелип чыккан, негизинен жогорку ылдамдык жана жогорку каныккандык сыяктуу колдонмолор үчүн. Бирок, алардын байланыштыруу ыкмаларынын чектөөлөрүнөн улам, беттик инциденттик детекторлорду башка оптоэлектрондук түзүлүштөр менен интеграциялоо кыйын. Ошондуктан, оптоэлектрондук интеграцияга болгон суроо-талаптын өсүшү менен, эң сонун иштөөгө жана интеграциялоого ылайыктуу толкун өткөргүч менен байланышкан InGaAs фотодетекторлору акырындык менен изилдөөнүн борборуна айланды. Алардын арасында 70 ГГц жана 110 ГГц коммерциялык InGaAs фотодетектор модулдарынын дээрлик бардыгы толкун өткөргүч менен байланышкан түзүлүштөрдү колдонушат. Субстрат материалдарынын айырмачылыгына жараша, толкун өткөргүч менен байланышкан InGaAs фотодетекторлорун негизинен эки түргө бөлүүгө болот: INP негизиндеги жана Si негизиндеги. InP субстраттарындагы эпитаксиалдык материал жогорку сапатка ээ жана жогорку өндүрүмдүү түзүлүштөрдү жасоого көбүрөөк ылайыктуу. Бирок, Si субстраттарында өстүрүлгөн же байланышкан III-V тобундагы материалдар үчүн, InGaAs материалдары менен Si субстраттарынын ортосундагы ар кандай дал келбестиктерден улам, материалдын же интерфейстин сапаты салыштырмалуу начар жана түзмөктөрдүн иштешин жакшыртуу үчүн дагы эле олуттуу мүмкүнчүлүктөр бар.
Фотодетектордун ар кандай колдонмо чөйрөлөрүндөгү, айрыкча экстремалдык шарттардагы туруктуулугу практикалык колдонуудагы негизги факторлордун бири болуп саналат. Акыркы жылдары перовскит, органикалык жана эки өлчөмдүү материалдар сыяктуу көп көңүл бурган жаңы типтеги детекторлор дагы эле узак мөөнөттүү туруктуулук жагынан көптөгөн кыйынчылыктарга туш болууда, анткени материалдардын өзү айлана-чөйрөнүн факторлоруна оңой эле дуушар болот. Ошол эле учурда, жаңы материалдарды интеграциялоо процесси дагы эле жетилген эмес жана ири масштабдуу өндүрүш жана иштөө ырааттуулугу үчүн дагы эле кошумча изилдөө жүргүзүү керек.
Индукторлорду киргизүү учурда түзмөктөрдүн өткөрүү жөндөмдүүлүгүн натыйжалуу түрдө жогорулата алса да, ал санариптик оптикалык байланыш системаларында популярдуу эмес. Ошондуктан, түзмөктүн мите RC параметрлерин андан ары азайтуу үчүн терс таасирлерден кантип качуу керек - жогорку ылдамдыктагы фотодетектордун изилдөө багыттарынын бири. Экинчиден, толкун өткөргүч менен байланышкан фотодетекторлордун өткөрүү жөндөмдүүлүгү жогорулай берген сайын, өткөрүү жөндөмдүүлүгү менен жоопкерчилигинин ортосундагы чектөө кайрадан пайда боло баштайт. Ge/Si фотодетекторлору жана 200 ГГцден ашкан 3 дБ өткөрүү жөндөмдүүлүгү бар InGaAs фотодетекторлору жөнүндө кабарланганы менен, алардын жоопкерчилиги канааттандырарлык эмес. Жакшы жоопкерчилигин сактап калуу менен өткөрүү жөндөмдүүлүгүн кантип жогорулатуу керек деген маанилүү изилдөө темасы болуп саналат, ал жаңы процесстерге шайкеш келген материалдарды (жогорку мобилдүүлүк жана жогорку сиңирүү коэффициенти) же жаңы жогорку ылдамдыктагы түзмөк структураларын киргизүүнү талап кылышы мүмкүн. Мындан тышкары, түзмөктүн өткөрүү жөндөмдүүлүгү жогорулаган сайын, микротолкундуу фотондук байланыштарда детекторлорду колдонуу сценарийлери акырындык менен көбөйөт. Оптикалык байланыштагы кичинекей оптикалык кубаттуулуктун түшүүсүнөн жана жогорку сезгичтикти аныктоодон айырмаланып, бул сценарий, жогорку өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө негизделген, жогорку кубаттуулуктун түшүүсүнө жогорку каныккандык кубаттуулукка болгон суроо-талапка ээ. Бирок, жогорку өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө ээ түзүлүштөр, адатта, кичинекей өлчөмдөгү структураларды кабыл алышат, андыктан жогорку ылдамдыктагы жана жогорку каныккандык кубаттуу фотодетекторлорду жасоо оңой эмес жана түзүлүштөрдүн алып жүрүүчүсүн бөлүп алууда жана жылуулукту таратууда андан ары инновациялар талап кылынышы мүмкүн. Акырында, жогорку ылдамдыктагы детекторлордун караңгы тогун азайтуу торчо дал келбеген фотодетекторлор чечиши керек болгон көйгөй бойдон калууда. Караңгы ток негизинен материалдын кристаллдык сапатына жана беттик абалына байланыштуу. Ошондуктан, жогорку сапаттагы гетероэпитаксия же торчо дал келбеген системалардагы байланыш сыяктуу негизги процесстер көбүрөөк изилдөөнү жана инвестицияларды талап кылат.
Жарыяланган убактысы: 20-август, 2025-жыл