Firwat musse mir Ge als Photodetektor benotzen?

Firwat musse mir Ge als e benotzenFotodetektor
1. Basis Positionéierung: Firwat ass et néideg Ge als Photodetektor ze benotzen?
An optesche Siliziumverbindunge sinn d'Fotodetektoren d'"Iwwersetzer", déi optesch Signaler zréck an elektresch Signaler ëmwandelen. Silizium selwer huet awer eng Bandlück vun 1,12 eV an ass bal transparent fir d'Kommunikatiounsbänner vun 1310/1550 nm, sou datt nëmme Germanium (Ge) agefouert ka ginn.
Ge huet eng direkt Bandlück vun 0,8 eV, déi de Kommunikatiouns-O/C-Band ofdeckt, awer eng Gitterfehlerquote vu 4,2% mat Silizium huet. D'Dislokatiounsdicht fir direkt Wuesstem ass bis zu 4 × 10 ⁸ cm ⁻², an Donkelstroum ass komplett net verfügbar; Gläichzäiteg huet Ge eng indirekt Bandlück, a säin Absorptiounskoeffizient ass natierlech eng Gréisstenuerdnung méi niddreg wéi dee vun InGaAs, wat eng natierlech Schwächt ass.
2、 Duerchbroch am Kär: Wellenleiterintegratioun brécht de Leeschtungsengebrauch
D'„Absorptiounslängt = Träger-Sammlungswee“ vun traditionelle vertikalen Invalsphotodetektoren huet eng „Reaktiounsbandbreet“-Wipp, mat enger ieweschter Limit vun nëmme 7 GHz;
Am Moment sinn déi meescht Apparater an dräi Kategorien opgedeelt:
Vertikale Pin: De Prozess ass dee einfachsten an allgemengsten an der Industrie, mat engem Grad vun 40 Gb/s bei null Viraussetzungen an enger Bandbreet vun >60 GHz;
MSM Metall Hallefleitermetall: Kee Besoin fir Héichtemperaturdotierung, kann am Backend integréiert ginn, huet en héijen Däischterstroum an eng Bandbreet vu méi wéi 40 GHz;
High-End Varianten:Reeswelle-Fotodetektoren(TWPD) an Eenzelleiter-Carrier-Photodetektoren (UTC) gi fir Mikrowellenphotonenverbindunge benotzt, fir eng héich Bandbreet an en héije Sättigungsphotostroum auszebalancéieren.
3. Materialien a Konschthandwierk: 'Mängel' a Virdeeler verwandelen
Als Äntwert op Gitterfehler a Leeschtungsmängel huet d'Industrie reif Léisunge entwéckelt:
Zwee-Schrëtt-Epitaxie-Method: als éischt gëtt eng Niddregtemperatur-Pufferschicht vun 30-50 nm ugebaut, an dann gëtt d'Temperatur erhéicht fir déi gewënschte Déckt z'erreechen, wouduerch d'Dislokatiounsdicht op ~10 cm² reduzéiert gëtt;
Dehnungstechnik: Den Ënnerscheed vun den thermeschen Ausdehnungskoeffizienten tëscht Ge a Si verursaacht eng biaxial Zugdehnung vun 0,2% am Ge-Film, wat zu enger direkter Reduktioun vun der Bandlück vun 0,8 eV op 0,77 eV an enger Verlängerung vun der Absorptiounskant vun 1,55 μm op 1,61 μm féiert, wat de ganze C+L-Band ofdeckt, an och den Absorptiounskoeffizient am L-Band kann deem vun InGaAs iwwereneestëmmen;
CMOS-Integratioun: Si ass nach ëmmer an der Exploratiounsphase. Frontend-Integratioun (FEOL) muss héijen Temperaturen iwwer 750 ℃ ​​standhalen, während Backend-Integratioun (BEOL) temperaturfrëndlech ass, awer ouni Kristallsubstrater, an nach keng eenheetlech, ausgereift Léisung geformt huet. Aktuell adoptéiert d'Industrie allgemeng e gemëschte Wee vun "90% Single-Chip+externLaser„.“