IpakilalaInGaAs photodetector
Ang InGaAs ay isa sa mga mainam na materyales para sa pagkamit ng mataas na tugon athigh-speed photodetector. Una, ang InGaAs ay isang direktang materyal na semiconductor ng bandgap, at ang lapad ng bandgap nito ay maaaring i-regulate ng ratio sa pagitan ng In at Ga, na nagpapagana sa pagtuklas ng mga optical signal ng iba't ibang mga wavelength. Kabilang sa mga ito, ang In0.53Ga0.47As ay perpektong tumugma sa InP substrate lattice at may napakataas na light absorption coefficient sa optical communication band. Ito ang pinakamalawak na ginagamit sa paghahanda ngphotodetectorat mayroon ding pinakanamumukod-tanging dark current at pagiging responsableng pagganap. Pangalawa, ang parehong InGaAs at InP na materyales ay may medyo mataas na electron drift velocities, kasama ang kanilang saturated electron drift velocities na parehong tinatayang 1×107cm/s. Samantala, sa ilalim ng mga partikular na electric field, ang mga InGaA at InP na materyales ay nagpapakita ng electron velocity overshoot effect, kasama ang kanilang overshoot velocities na umaabot sa 4×107cm/s at 6×107cm/s ayon sa pagkakabanggit. Ito ay nakakatulong sa pagkamit ng mas mataas na crossing bandwidth. Sa kasalukuyan, ang InGaAs photodetector ay ang pinaka-mainstream na photodetector para sa optical na komunikasyon. Sa merkado, ang surface-insidente coupling method ang pinakakaraniwan. Ang mga produktong surface-inident detector na may 25 Gaud/s at 56 Gaud/s ay maaari nang gawin nang maramihan. Ang mas maliit na laki, back-insidente, at high-bandwidth na surface-insidente detector ay binuo din, pangunahin para sa mga application tulad ng high speed at high saturation. Gayunpaman, dahil sa mga limitasyon ng kanilang mga pamamaraan ng pagkabit, ang mga surface incident detector ay mahirap isama sa iba pang mga optoelectronic na aparato. Samakatuwid, sa pagtaas ng demand para sa optoelectronic integration, ang waveguide na isinama sa InGaAs photodetector na may mahusay na pagganap at angkop para sa integration ay unti-unting naging pokus ng pananaliksik. Kabilang sa mga ito, ang mga komersyal na InGaAs photodetector module na 70GHz at 110GHz ay halos lahat ay gumagamit ng mga istruktura ng pagkakabit ng waveguide. Ayon sa pagkakaiba sa mga materyales ng substrate, ang waveguide na isinama sa InGaAs photodetector ay maaaring pangunahing mauri sa dalawang uri: INP-based at Si-based. Ang materyal na epitaxial sa mga substrate ng InP ay may mataas na kalidad at mas angkop para sa paggawa ng mga device na may mataas na pagganap. Gayunpaman, para sa mga materyal ng pangkat ng III-V na lumaki o nakagapos sa mga substrate ng Si, dahil sa iba't ibang mga hindi pagkakatugma sa pagitan ng mga materyales ng InGaAs at mga substrate ng Si, ang kalidad ng materyal o interface ay medyo mahina, at mayroon pa ring malaking puwang para sa pagpapabuti sa pagganap ng mga aparato.
Ang katatagan ng photodetector sa iba't ibang mga kapaligiran ng aplikasyon, lalo na sa ilalim ng matinding mga kondisyon, ay isa rin sa mga pangunahing salik sa mga praktikal na aplikasyon. Sa mga nagdaang taon, ang mga bagong uri ng mga detektor tulad ng perovskite, organic at two-dimensional na materyales, na nakakaakit ng maraming pansin, ay nahaharap pa rin sa maraming hamon sa mga tuntunin ng pangmatagalang katatagan dahil sa katotohanan na ang mga materyales mismo ay madaling maapektuhan ng mga kadahilanan sa kapaligiran. Samantala, ang proseso ng pagsasama-sama ng mga bagong materyales ay hindi pa rin mature, at ang karagdagang paggalugad ay kailangan pa rin para sa malakihang produksyon at pagkakapare-pareho ng pagganap.
Kahit na ang pagpapakilala ng mga inductor ay maaaring epektibong mapataas ang bandwidth ng mga aparato sa kasalukuyan, ito ay hindi popular sa mga digital optical na sistema ng komunikasyon. Samakatuwid, kung paano maiwasan ang mga negatibong epekto upang higit pang mabawasan ang mga parasitic na parameter ng RC ng device ay isa sa mga direksyon ng pananaliksik ng high-speed photodetector. Pangalawa, habang ang bandwidth ng waveguide coupled photodetectors ay patuloy na tumataas, ang hadlang sa pagitan ng bandwidth at responsivity ay nagsisimulang lumitaw muli. Bagama't naiulat ang Ge/Si photodetector at InGaAs photodetector na may 3dB bandwidth na lampas sa 200GHz, hindi kasiya-siya ang kanilang mga responsibilidad. Kung paano pataasin ang bandwidth habang pinapanatili ang mahusay na responsibilidad ay isang mahalagang paksa ng pananaliksik, na maaaring mangailangan ng pagpapakilala ng mga bagong materyal na tumutugma sa proseso (mataas na mobility at high absorption coefficient) o nobelang high-speed na istruktura ng device upang malutas. Bilang karagdagan, habang tumataas ang bandwidth ng device, unti-unting tataas ang mga sitwasyon ng aplikasyon ng mga detector sa microwave photonic link. Hindi tulad ng maliit na optical power incidence at high-sensitivity detection sa optical communication, ang sitwasyong ito, batay sa mataas na bandwidth, ay may mataas na saturation power demand para sa high-power incidence. Gayunpaman, ang mga high-bandwidth na device ay kadalasang gumagamit ng mga maliliit na istraktura, kaya hindi madaling gumawa ng mga high-speed at high-saturation-power na photodetector, at maaaring kailanganin ang mga karagdagang inobasyon sa carrier extraction at heat dissipation ng mga device. Sa wakas, ang pagbabawas ng madilim na agos ng mga high-speed detector ay nananatiling problema na kailangang lutasin ng mga photodetector na may sala-sala na mismatch. Ang madilim na kasalukuyang ay pangunahing nauugnay sa kalidad ng kristal at estado ng ibabaw ng materyal. Samakatuwid, ang mga pangunahing proseso tulad ng de-kalidad na heteroepitaxy o pagbubuklod sa ilalim ng mga sistema ng mismatch ng sala-sala ay nangangailangan ng higit pang pananaliksik at pamumuhunan.
Oras ng post: Ago-20-2025