InGaAs Photodetektor aféieren

VirstellenInGaAs Photodetektor

InGaAs ass ee vun den ideale Materialien fir eng héich Äntwertzäit an ... z'erreechen.Héichgeschwindegkeets-FotodetektorÉischtens ass InGaAs e Hallefleedermaterial mat direkter Bandlück, a seng Bandlückebreet kann duerch d'Verhältnes tëscht In a Ga geregelt ginn, wat d'Detektioun vun optesche Signaler vu verschiddene Wellelängten erméiglecht. Dorënner ass In0.53Ga0.47As perfekt mam InP-Substratgitter iwwereneestëmmt an huet e ganz héije Liichtabsorptiounskoeffizient am optesche Kommunikatiounsband. Et ass dat am wäitste verbreet Material bei der Virbereedung vunFotodetektoran huet och déi aussergewéinlechst Leeschtung wat d'Donkelstroum an d'Reaktiounsfäegkeet ugeet. Zweetens hunn souwuel InGaAs wéi och InP-Materialien relativ héich Elektronedriftsgeschwindegkeeten, mat hire gesättigte Elektronedriftsgeschwindegkeeten, déi allebéid ongeféier 1×107 cm/s sinn. Mëttlerweil weisen InGaAs- an InP-Materialien ënner spezifeschen elektresche Felder Elektronegeschwindegkeets-Iwwerschwemmungseffekter op, mat hiren Iwwerschwemmungsgeschwindegkeeten, déi 4×107 cm/s respektiv 6×107 cm/s erreechen. Dëst dréit zur Erreeche vun enger méi héijer Kräizungsbandbreet bäi. De Moment sinn InGaAs-Fotodetektoren déi meescht verbreet Fotodetektoren fir optesch Kommunikatioun. Um Maart ass d'Uewerflächen-Inzidenz-Kopplungsmethod déi heefegst. Uewerflächen-Inzidenz-Detektorprodukter mat 25 Gaud/s a 56 Gaud/s kënne scho masseproduzéiert ginn. Méi kleng, Réck-Inzidenz- a Bandbreet-Uewerflächen-Inzidenz-Detektoren goufen och entwéckelt, haaptsächlech fir Uwendungen wéi héich Geschwindegkeet an héich Sättigung. Wéinst de Limitatioune vun hire Kopplungsmethoden sinn Uewerflächeninzidenzdetektoren awer schwéier mat aneren optoelektroneschen Apparater z'integréieren. Dofir sinn, mat der wuessender Nofro no optoelektronescher Integratioun, wellenleiter-gekoppelt InGaAs-Fotodetektoren mat exzellenter Leeschtung a gëeegent fir Integratioun lues a lues zum Fokus vun der Fuerschung ginn. Dorënner benotzen kommerziell InGaAs-Fotodetektormoduler mat 70 GHz an 110 GHz bal all Wellenleiter-Kopplungsstrukturen. Jee no dem Ënnerscheed an de Substratmaterialien kënnen wellenleiter-gekoppelt InGaAs-Fotodetektoren haaptsächlech an zwou Zorten agedeelt ginn: INP-baséiert a Si-baséiert. D'Material, dat epitaktesch op InP-Substrater läit, huet eng héich Qualitéit a ass besser gëeegent fir d'Fabrikatioun vun Héichleistungsapparater. Wéinst verschiddenen Ongläichheeten tëscht InGaAs-Materialien a Si-Substrater ass d'Material- oder d'Gruppqualitéit relativ schlecht, an et gëtt nach ëmmer vill Spillraum fir d'Leeschtung vun den Apparater ze verbesseren.

D'Stabilitéit vum Photodetektor a verschiddenen Uwendungsëmfeld, besonnesch ënner extremen Bedéngungen, ass och ee vun de Schlësselfaktoren a prakteschen Uwendungen. An de leschte Jore stoungen nei Zorte vun Detektoren, wéi Perowskit, organesch an zweedimensional Materialien, déi vill Opmierksamkeet op sech gezunn hunn, ëmmer nach viru ville Erausfuerderungen a punkto laangfristeger Stabilitéit, well d'Materialien selwer liicht vun Ëmweltfaktoren beaflosst ginn. Mëttlerweil ass den Integratiounsprozess vun neie Materialien nach net reif, a weider Fuerschung ass nach ëmmer néideg fir eng grouss Produktioun an eng konsequent Leeschtung.

Och wann d'Aféierung vun Induktivitéiten d'Bandbreet vun Apparater aktuell effektiv erhéije kann, ass et net populär an digitalen optesche Kommunikatiounssystemer. Dofir ass d'Fuerschungsrichtung vun High-Speed-Photodetektoren, wéi een negativ Auswierkunge vermeide kann, fir d'parasitär RC-Parameter vum Apparat weider ze reduzéieren. Zweetens, well d'Bandbreet vu Wellenleiter-gekoppelte Photodetektoren ëmmer méi héich ass, fänkt d'Aschränkung tëscht Bandbreet a Reaktiounsfäegkeet erëm un opzetrieden. Och wann Ge/Si-Photodetektoren an InGaAs-Photodetektoren mat enger 3dB Bandbreet vu méi wéi 200 GHz gemellt goufen, sinn hir Reaktiounsfäegkeeten net zefriddestellend. Wéi een d'Bandbreet erhéije kann, während eng gutt Reaktiounsfäegkeet erhale bleift, ass en wichtegt Fuerschungsthema, wat d'Aféierung vun neie prozesskompatiblen Materialien (héich Mobilitéit an héijen Absorptiounskoeffizient) oder neien High-Speed-Apparatstrukturen erfuerdert. Zousätzlech wäerten d'Applikatiounsszenarie vun Detektoren a Mikrowellenphotonesche Verbindungen graduell eropgoen, wann d'Apparatbandbreet eropgeet. Am Géigesaz zu der klenger optescher Leeschtungsinzidenz an der héichempfindlecher Detektioun an der optescher Kommunikatioun huet dëst Szenario, op Basis vun der héijer Bandbreet, e groussen Ufuerderunge fir d'Sättigungsleistung fir Héichleeschtungsinzidenz. Wéi och ëmmer, Apparater mat héijer Bandbreet benotzen normalerweis kleng Strukturen, sou datt et net einfach ass, Photodetektoren mat héijer Geschwindegkeet a Sättigungsleistung ze fabrizéieren, an et kéinte weider Innovatiounen an der Trägerextraktioun an der Hëtzeofleedung vun den Apparater néideg sinn. Schlussendlech bleift d'Reduktioun vum Däischterstroum vun Héichgeschwindegkeetsdetektoren e Problem, dat Photodetektoren mat Gittermismatch musse léisen. Den Däischterstroum hänkt haaptsächlech mat der Kristallqualitéit an dem Uewerflächenzoustand vum Material zesummen. Dofir erfuerderen Schlësselprozesser wéi héichqualitativ Heteroepitaxie oder Bindung ënner Gittermismatch-Systemer méi Fuerschung an Investitiounen.