InGaAs фото илрүүлэгчийг танилцуулах

ТанилцуулахInGaAs фото илрүүлэгч

InGaAs нь өндөр хариу үйлдэл үзүүлэхэд хамгийн тохиромжтой материалуудын нэг юмөндөр хурдны фотодетектор. Нэгдүгээрт, InGaAs нь шууд дамжлагатай хагас дамжуулагч материал бөгөөд түүний зурвасын өргөнийг In ба Ga хоорондын харьцаагаар зохицуулж, янз бүрийн долгионы урттай оптик дохиог илрүүлэх боломжийг олгодог. Тэдгээрийн дотроос In0.53Ga0.47As нь InP субстратын тортой төгс зохицсон бөгөөд оптик холбооны зурваст маш өндөр гэрэл шингээх коэффициенттэй байдаг. Энэ нь бэлтгэхэд хамгийн өргөн хэрэглэгддэгфото илрүүлэгчМөн түүнчлэн хамгийн гайхалтай харанхуй гүйдэл, хариу үйлдэл үзүүлэх чадвартай. Хоёрдугаарт, InGaAs болон InP материалын аль аль нь харьцангуй өндөр электрон шилжилтийн хурдтай бөгөөд тэдгээрийн ханасан электрон шилжилтийн хурд нь ойролцоогоор 1×107см/с байна. Үүний зэрэгцээ, тодорхой цахилгаан талбайн дор InGaAs болон InP материалууд нь электрон хурдыг давах нөлөө үзүүлдэг бөгөөд тэдгээрийн давах хурд нь тус бүр 4×107см/с ба 6×107см/с хүрдэг. Энэ нь огтлолцох зурвасын өргөнийг нэмэгдүүлэхэд тустай. Одоогийн байдлаар InGaAs фото илрүүлэгч нь оптик харилцааны хамгийн түгээмэл фото илрүүлэгч юм. Зах зээл дээр гадаргуугийн ослын холболтын арга нь хамгийн түгээмэл байдаг. 25 Гауд/с ба 56 Гауд/с хурдтай гадаргын ослын илрүүлэгч бүтээгдэхүүнийг аль хэдийн олноор үйлдвэрлэх боломжтой. Жижиг хэмжээтэй, арын ослын болон өндөр зурвасын өргөнтэй гадаргуугийн ослын детекторуудыг мөн голчлон өндөр хурд, өндөр ханасан зэрэг хэрэглээнд зориулж боловсруулсан. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн холбох аргуудын хязгаарлалтаас шалтгаалан гадаргуугийн ослын мэдрэгчийг бусад оптоэлектроник төхөөрөмжтэй нэгтгэхэд хэцүү байдаг. Тиймээс оптоэлектроник интеграцчлалын эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан маш сайн гүйцэтгэлтэй, интеграцид тохиромжтой долгион хөтлүүр хосолсон InGaAs фотодетекторууд аажмаар судалгааны анхаарлын төвд орж байна. Тэдгээрийн дотроос 70 ГГц ба 110 ГГц-ийн арилжааны InGaAs фото илрүүлэгч модулиуд нь бараг бүгд долгион хөтлүүрийн холболтын бүтцийг ашигладаг. Субстратын материалын ялгаанаас хамааран долгион хөтлүүртэй хосолсон InGaAs фото илрүүлэгчийг INP ба Si-д суурилсан гэсэн хоёр төрөлд ангилж болно. InP субстрат дээрх эпитаксиаль материал нь өндөр чанартай бөгөөд өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд илүү тохиромжтой. Гэсэн хэдий ч, Si субстрат дээр ургуулсан эсвэл наасан III-V бүлгийн материалын хувьд InGaAs материал болон Si субстратын хооронд янз бүрийн таарахгүйн улмаас материал эсвэл интерфейсийн чанар харьцангуй муу байгаа бөгөөд төхөөрөмжүүдийн гүйцэтгэлийг сайжруулах хангалттай орон зай байсаар байна.

Төрөл бүрийн хэрэглээний орчинд, ялангуяа эрс тэс нөхцөлд фотодетекторын тогтвортой байдал нь практик хэрэглээний гол хүчин зүйлүүдийн нэг юм. Сүүлийн жилүүдэд олны анхаарлыг татаж буй перовскит, органик болон хоёр хэмжээст материал зэрэг шинэ төрлийн детекторууд нь материал нь өөрөө байгаль орчны хүчин зүйлийн нөлөөнд амархан өртдөг тул урт хугацааны тогтвортой байдлын хувьд олон бэрхшээлтэй тулгарсаар байна. Үүний зэрэгцээ, шинэ материалыг нэгтгэх үйл явц бүрэн гүйцэд болоогүй байгаа бөгөөд томоохон хэмжээний үйлдвэрлэл, гүйцэтгэлийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд цаашид хайгуул хийх шаардлагатай хэвээр байна.

Хэдийгээр индукцийг нэвтрүүлэх нь төхөөрөмжүүдийн зурвасын өргөнийг үр дүнтэйгээр нэмэгдүүлэх боломжтой боловч дижитал оптик холбооны системд түгээмэл биш юм. Иймд төхөөрөмжийн шимэгч RC параметрүүдийг цаашид бууруулахын тулд сөрөг нөлөөллөөс хэрхэн сэргийлэх нь өндөр хурдны фотодетекторын судалгааны нэг чиглэл юм. Хоёрдугаарт, долгион хөтлүүр холбосон фотодетекторуудын зурвасын өргөн нэмэгдэж байгаа тул зурвасын өргөн ба хариуцлагын хоорондох хязгаарлалт дахин үүсч эхэлдэг. Хэдийгээр Ge/Si фотодетектор болон InGaAs 200ГГц-ээс дээш 3дБ зурвасын өргөнтэй фото илрүүлэгчийн талаар мэдээлсэн ч тэдний үүрэг хариуцлага хангалтгүй байна. Сайн хариу үйлдэл үзүүлэхийн зэрэгцээ зурвасын өргөнийг хэрхэн нэмэгдүүлэх нь судалгааны чухал сэдэв бөгөөд үүнийг шийдвэрлэхийн тулд процесст нийцэх шинэ материал (өндөр хөдөлгөөн, шингээлтийн өндөр коэффициент) эсвэл шинэ өндөр хурдны төхөөрөмжийн бүтцийг нэвтрүүлэх шаардлагатай байж магадгүй юм. Нэмж дурдахад төхөөрөмжийн зурвасын өргөн нэмэгдэхийн хэрээр бичил долгионы фотоник холбоос дахь детекторуудын хэрэглээний хувилбарууд аажмаар нэмэгдэх болно. Оптик харилцаанд бага хэмжээний оптик чадлын давтамж, өндөр мэдрэмжтэй илрүүлэлтээс ялгаатай нь энэ хувилбар нь өндөр зурвасын өргөн дээр тулгуурлан өндөр чадлын давтамжийн өндөр ханалтын эрчим хүчний хэрэгцээтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч өндөр зурвасын өргөнтэй төхөөрөмжүүд нь ихэвчлэн жижиг хэмжээтэй бүтэцтэй байдаг тул өндөр хурдтай, өндөр ханасан чадалтай фотодетекторуудыг үйлдвэрлэх нь тийм ч хялбар биш бөгөөд төхөөрөмжүүдийн зөөвөрлөгчийг гаргаж авах, дулаан ялгаруулахад нэмэлт шинэчлэл хийх шаардлагатай байж магадгүй юм. Эцэст нь, өндөр хурдны детекторуудын харанхуй гүйдлийг багасгах нь торны таарахгүй байгаа фотодетекторуудын шийдвэрлэх шаардлагатай асуудал хэвээр байна. Харанхуй гүйдэл нь гол төлөв материалын талст чанар, гадаргуугийн төлөвтэй холбоотой байдаг. Тиймээс өндөр чанартай гетероэпитакси эсвэл торны үл зохицох системийн дор холбох зэрэг гол процессууд нь илүү их судалгаа, хөрөнгө оруулалт шаарддаг.