Pag-unlad ng Pananaliksik ng InGaAs photodetector

Pag-unlad ng Pananaliksik ngInGaAs photodetector

Sa exponential growth ng dami ng transmission data ng komunikasyon, pinalitan ng optical interconnection technology ang tradisyunal na electrical interconnection technology at naging pangunahing teknolohiya para sa medium at long-distance low-loss high-speed transmission. Bilang pangunahing bahagi ng optical receiving end, angphotodetectoray may mas mataas na 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 isama sa-chip sa iba pang mga optoelectronic na device, na siyang focus ng pananaliksik ng high-speed photodetection. at ang pinakakinakatawan na photodetector sa malapit-infrared na banda ng komunikasyon.

Ang InGaAs ay isa sa mga mainam na materyales para sa pagkamit ng high-speed atmga photodetector na may mataas na tugon. 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 ng photodetector at mayroon ding pinakanamumukod-tanging dark current at responsivity performance. 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-pangunahing photodetector para sa optical na komunikasyon. Ang mas maliit na laki, back-insidente, at high-bandwidth na surface incident detector ay binuo din, pangunahing ginagamit sa mga application gaya 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.

Gumagamit ang device ng InGaAsP sa halip na InP bilang materyal ng depletion na rehiyon. Bagama't binabawasan nito ang saturation drift velocity ng mga electron sa isang tiyak na lawak, pinapabuti nito ang pagkabit ng liwanag ng insidente mula sa waveguide hanggang sa absorption region. Kasabay nito, ang InGaAsP N-type na contact layer ay tinanggal, at isang maliit na puwang ang nabuo sa bawat panig ng P-type na ibabaw, na epektibong nagpapahusay sa hadlang sa light field. Ito ay nakakatulong sa pagkamit ng device ng mas mataas na responsivity.