TanishtiringInGaAs fotodetektori
InGaAs yuqori javobga erishish uchun ideal materiallardan biridir vayuqori tezlikdagi fotodetektorBirinchidan, InGaAs to'g'ridan-to'g'ri o'tkazuvchanlikdagi yarimo'tkazgich materialidir va uning o'tkazuvchanlikdagi kengligi In va Ga nisbati bilan tartibga solinishi mumkin, bu esa turli to'lqin uzunliklaridagi optik signallarni aniqlash imkonini beradi. Ular orasida In0.53Ga0.47As InP substrat panjarasi bilan mukammal mos keladi va optik aloqa diapazonida juda yuqori yorug'lik yutilish koeffitsientiga ega. U tayyorlashda eng keng qo'llaniladigan materialdir.fotodetektorva shuningdek, eng ajoyib qorong'u oqim va javob berish ko'rsatkichlariga ega. Ikkinchidan, InGaAs va InP materiallari nisbatan yuqori elektron siljish tezligiga ega, ularning to'yingan elektron siljish tezligi taxminan 1 × 107 sm/s ni tashkil qiladi. Shu bilan birga, ma'lum elektr maydonlari ostida InGaAs va InP materiallari elektron tezligining oshib ketish effektlarini namoyish etadi, ularning oshib ketish tezligi mos ravishda 4 × 107 sm/s va 6 × 107 sm/s ga etadi. Bu yuqori kesishish o'tkazish qobiliyatiga erishishga yordam beradi. Hozirgi vaqtda InGaAs fotodetektorlari optik aloqa uchun eng keng tarqalgan fotodetektor hisoblanadi. Bozorda sirt-hodisa ulanish usuli eng keng tarqalgan. 25 Gaud/s va 56 Gaud/s ga ega sirt-hodisa detektor mahsulotlari allaqachon ommaviy ishlab chiqarilishi mumkin. Kichikroq o'lchamli, orqaga-hodisa va yuqori o'tkazish qobiliyatiga ega sirt-hodisa detektorlari ham asosan yuqori tezlik va yuqori to'yinganlik kabi dasturlar uchun ishlab chiqilgan. Biroq, ulanish usullarining cheklanganligi sababli, sirt hodisasi detektorlarini boshqa optoelektron qurilmalar bilan integratsiya qilish qiyin. Shuning uchun, optoelektron integratsiyaga bo'lgan talabning ortishi bilan, mukammal ishlashga ega va integratsiya uchun mos bo'lgan to'lqin yo'nalishi bilan bog'langan InGaAs fotodetektorlari asta-sekin tadqiqot markaziga aylandi. Ular orasida deyarli barchasi 70 gigagertsli va 110 gigagertsli tijorat InGaAs fotodetektor modullari to'lqin yo'nalishi bilan bog'langan tuzilmalarni qo'llaydi. Substrat materiallaridagi farqga ko'ra, to'lqin yo'nalishi bilan bog'langan InGaAs fotodetektorlarini asosan ikki turga bo'lish mumkin: INP asosidagi va Si asosidagi. InP substratlarida epitaksial material yuqori sifatga ega va yuqori samarali qurilmalarni ishlab chiqarish uchun ko'proq mos keladi. Biroq, Si substratlarida o'stirilgan yoki bog'langan III-V guruh materiallari uchun InGaAs materiallari va Si substratlari o'rtasidagi turli xil nomuvofiqliklar tufayli material yoki interfeys sifati nisbatan past va qurilmalarning ishlashini yaxshilash uchun hali ham katta imkoniyatlar mavjud.
Fotodetektorning turli xil amaliy muhitlarda, ayniqsa ekstremal sharoitlarda barqarorligi ham amaliy qo'llanilishdagi asosiy omillardan biridir. So'nggi yillarda ko'pchilikning e'tiborini tortgan perovskit, organik va ikki o'lchovli materiallar kabi yangi turdagi detektorlar uzoq muddatli barqarorlik nuqtai nazaridan hali ham ko'plab qiyinchiliklarga duch kelmoqda, chunki materiallarning o'zi atrof-muhit omillariga osongina ta'sir qiladi. Shu bilan birga, yangi materiallarni integratsiyalash jarayoni hali ham yetuk emas va keng ko'lamli ishlab chiqarish va ishlash barqarorligi uchun qo'shimcha tadqiqotlar zarur.
Hozirgi vaqtda induktorlarning joriy etilishi qurilmalarning o'tkazish qobiliyatini samarali ravishda oshirishi mumkin bo'lsa-da, u raqamli optik aloqa tizimlarida mashhur emas. Shuning uchun, qurilmaning parazit RC parametrlarini yanada kamaytirish uchun salbiy ta'sirlardan qanday qochish kerakligi yuqori tezlikdagi fotodetektorning tadqiqot yo'nalishlaridan biridir. Ikkinchidan, to'lqin yo'nalishi bilan bog'langan fotodetektorlarning o'tkazish qobiliyati ortib borayotganligi sababli, o'tkazish qobiliyati va javobgarlik o'rtasidagi cheklov yana paydo bo'la boshlaydi. Ge/Si fotodetektorlari va 200 gigagertsdan oshadigan 3dB o'tkazish qobiliyatiga ega InGaAs fotodetektorlari haqida xabar berilgan bo'lsa-da, ularning javobgarligi qoniqarli emas. Yaxshi javobgarlikni saqlab qolgan holda o'tkazish qobiliyatini qanday oshirish muhim tadqiqot mavzusi bo'lib, uni hal qilish uchun yangi jarayonlarga mos materiallarni (yuqori harakatchanlik va yuqori yutilish koeffitsienti) yoki yangi yuqori tezlikdagi qurilma tuzilmalarini joriy etish talab qilinishi mumkin. Bundan tashqari, qurilma o'tkazish qobiliyati oshgani sayin, mikroto'lqinli fotonik aloqalarda detektorlarni qo'llash stsenariylari asta-sekin o'sib boradi. Optik aloqada kichik optik quvvat tushishi va yuqori sezgirlikni aniqlashdan farqli o'laroq, bu stsenariy, yuqori o'tkazish qobiliyati asosida, yuqori quvvat tushishi uchun yuqori to'yinganlik quvvatiga talabga ega. Biroq, yuqori o'tkazuvchanlikdagi qurilmalar odatda kichik o'lchamli tuzilmalarni qo'llaydi, shuning uchun yuqori tezlikdagi va yuqori to'yinganlik quvvatiga ega fotodetektorlarni ishlab chiqarish oson emas va qurilmalarning tashuvchisini ajratib olish va issiqlik tarqalishida qo'shimcha innovatsiyalar talab qilinishi mumkin. Va nihoyat, yuqori tezlikdagi detektorlarning qorong'u oqimini kamaytirish panjara mos kelmasligiga ega fotodetektorlar hal qilishi kerak bo'lgan muammo bo'lib qolmoqda. Qorong'u oqim asosan materialning kristall sifati va sirt holati bilan bog'liq. Shuning uchun, yuqori sifatli heteroepitaksiya yoki panjara mos kelmasligi tizimlari ostida bog'lanish kabi asosiy jarayonlar ko'proq tadqiqot va investitsiyalarni talab qiladi.
Nashr vaqti: 2025-yil 20-avgust