Pag-unlad ng Pananaliksik ng InGaAs photodetector

Pag-unlad ng Pananaliksik ngPhotodetector ng InGaAs

Dahil sa mabilis na paglago ng dami ng paghahatid ng datos sa komunikasyon, napalitan na ng teknolohiyang optical interconnection ang tradisyonal na teknolohiyang electrical interconnection at naging pangunahing teknolohiya para sa medium at long-distance low-loss high-speed transmission. Bilang pangunahing bahagi ng optical receiving end, angphotodetectoray may patuloy na pagtaas ng mga kinakailangan para sa mataas na bilis ng pagganap nito. Kabilang sa mga ito, ang waveguide coupled photodetector ay maliit sa laki, mataas sa bandwidth, at madaling i-integrate sa chip kasama ng iba pang mga optoelectronic device, na siyang pokus ng pananaliksik sa high-speed photodetection, at ang mga pinakakinatawan na photodetector sa near-infrared communication band.

Ang InGaAs ay isa sa mga mainam na materyales para sa pagkamit ng mataas na bilis atmga photodetector na may mataas na tugonUna, ang InGaAs ay isang direktang bandgap semiconductor material, at ang lapad ng bandgap nito ay maaaring i-regulate ng ratio sa pagitan ng In at Ga, na nagbibigay-daan sa pag-detect ng mga optical signal na may iba't ibang wavelength. Kabilang sa mga ito, ang In0.53Ga0.47As ay perpektong tumutugma sa InP substrate lattice at may napakataas na light absorption coefficient sa optical communication band. Ito ang pinakamalawak na ginagamit sa paghahanda ng photodetector at mayroon ding pinakamagandang dark current at responsivity performance. Pangalawa, ang parehong InGaAs at InP na materyales ay may medyo mataas na electron drift velocities, kung saan ang kanilang saturated electron drift velocities ay parehong humigit-kumulang 1×107cm/s. Samantala, sa ilalim ng mga partikular na electric field, ang InGaAs at InP na materyales ay nagpapakita ng electron velocity overshoot effect, kung saan ang kanilang overshoot velocities ay 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 photodetectors ang pinaka-mainstream na photodetectors para sa optical communication. Nabuo rin ang mas maliliit, back-incident, at high-bandwidth surface incident detectors, na pangunahing ginagamit sa mga aplikasyon 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 i-integrate sa iba pang mga optoelectronic device. Samakatuwid, dahil sa pagtaas ng demand para sa optoelectronic integration, ang mga waveguide coupled InGaAs photodetector na may mahusay na performance 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 istrukturang waveguide coupling. Ayon sa pagkakaiba sa mga materyales ng substrate, ang mga waveguide coupled InGaAs photodetector ay pangunahing maaaring uriin sa dalawang uri: INP-based at Si-based. Ang materyal na epitaxial sa mga InP substrate ay may mataas na kalidad at mas angkop para sa paggawa ng mga high-performance device. Gayunpaman, para sa mga materyales na III-V group na itinanim o nakadikit sa mga Si substrate, dahil sa iba't ibang hindi pagkakatugma sa pagitan ng mga materyales na InGaAs at Si substrate, ang kalidad ng materyal o interface ay medyo mababa, at mayroon pa ring malaking puwang para sa pagpapabuti sa pagganap ng mga device.

Ginagamit ng aparato ang InGaAsP sa halip na InP bilang materyal sa rehiyon ng depletion. Bagama't binabawasan nito ang saturation drift velocity ng mga electron sa isang tiyak na lawak, pinapabuti nito ang pagkabit ng incident light mula sa waveguide patungo sa rehiyon ng absorption. Kasabay nito, natatanggal ang InGaAsP N-type contact layer, at isang maliit na puwang ang nabubuo sa bawat gilid ng P-type surface, na epektibong nagpapahusay sa constraint sa light field. Nakatutulong ito sa aparato na makamit ang mas mataas na responsivity.