Фото илрүүлэгчболон таслалтын долгионы уртууд
Энэхүү нийтлэлд фотодетекторын материал болон ажиллах зарчим (ялангуяа зурвасын онол дээр суурилсан хариу үйлдлийн механизм), мөн янз бүрийн хагас дамжуулагч материалын гол параметрүүд болон хэрэглээний хувилбаруудад анхаарлаа хандуулсан болно.
1. Гол зарчим: Фотодетектор нь фотоэлектрик эффект дээр үндэслэн ажилладаг. Тусах фотонууд нь валентын зурвасаас дамжуулалтын зурвас руу электронуудыг өдөөхөд хангалттай энерги (материалын зурвасын өргөний Eg-ээс их) тээвэрлэж, илрүүлж болох цахилгаан дохио үүсгэх шаардлагатай. Фотоны энерги нь долгионы урттай урвуу пропорциональ тул детектор нь "таслалтын долгионы урт" (λ c) - хариу үйлдэл үзүүлэх боломжтой хамгийн их долгионы урттай бөгөөд үүнээс хэтэрч үр дүнтэй хариу үйлдэл үзүүлэх боломжгүй. Таслалтын долгионы уртыг λ c ≈ 1240/Eg (nm) томъёогоор тооцоолж болно, энд Eg нь eV-ээр хэмжигддэг.
2. Хагас дамжуулагчийн гол материалууд ба тэдгээрийн шинж чанарууд:
Цахиур (Si): зурвасын өргөн нь ойролцоогоор 1.12 eV, таслалтын долгионы урт нь ойролцоогоор 1107 нм. 850 нм гэх мэт богино долгионы уртыг илрүүлэхэд тохиромжтой бөгөөд богино хугацааны олон горимт шилэн кабелийн холболтод (жишээлбэл, өгөгдлийн төвүүд) түгээмэл хэрэглэгддэг.
Галлийн арсенид (GaAs): зурвасын өргөн 1.42 эВ, таслалтын долгионы урт нь ойролцоогоор 873 нм. 850 нм долгионы урттай зурваст тохиромжтой тул нэг чип дээрх ижил материалын VCSEL гэрлийн эх үүсвэртэй нэгтгэж болно.
Индиум галлий арсенид (InGaAs): Зурвасын өргөнийг 0.36~1.42 эВ хооронд тохируулж болох бөгөөд таслалтын долгионы урт нь 873~3542 нм-ийг хамардаг. Энэ нь 1310 нм ба 1550 нм шилэн холбооны цонхны гол илрүүлэгч материал боловч InP суурь шаарддаг бөгөөд цахиур дээр суурилсан хэлхээтэй нэгтгэхэд төвөгтэй байдаг.
Германиум (Ge): зурвасын өргөн нь ойролцоогоор 0.66 эВ, таслалтын долгионы урт нь ойролцоогоор 1879 нм. Энэ нь 1550 нм-ээс 1625 нм (L-зурвас) хүртэлх хүрээг хамарч чаддаг бөгөөд цахиурын суурьтай нийцдэг тул урт зурвасын хариу урвалыг уртасгахад тохиромжтой шийдэл болдог.
Цахиурын германийн хайлш (Si0.5Ge0.5 гэх мэт): зурвасын өргөн нь ойролцоогоор 0.96 эВ, таслалтын долгионы урт нь ойролцоогоор 1292 нм. Германийг цахиурт хольсноор хариу урвалын долгионы уртыг цахиурын суурь дээрх урт зурвасууд руу сунгаж болно.
3. Хэрэглээний хувилбарын холбоо:
850 нм зурвас:Цахиурын фотодетекторуудэсвэл GaAs фотодетекторуудыг ашиглаж болно.
1310/1550 нм зурвас:InGaAs фотодетекторуудголчлон ашиглагддаг. Цэвэр германий эсвэл цахиурын германий хайлшийн фотодетекторууд нь энэ хүрээг хамарч чаддаг бөгөөд цахиур дээр суурилсан интеграцид давуу талтай байдаг.
Ерөнхийдөө зурвасын онол ба таслалтын долгионы уртын үндсэн ойлголтуудаар дамжуулан фотодетектор дахь янз бүрийн хагас дамжуулагч материалын хэрэглээний шинж чанар болон долгионы хамрах хүрээг системтэйгээр хянаж, материалын сонголт, шилэн кабелийн холбооны долгионы уртын цонх, интеграцийн процессын өртөг хоёрын хоорондын нягт хамаарлыг онцолсон.
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 4-р сарын 8