Abiadura handiko fotodetektagailuak aurkezten diraInGaAs fotodetektagailuak
Abiadura handiko fotodetektagailuakKomunikazio optikoaren arloan, batez ere III-V InGaAs fotodetektagailuak eta IV Si eta Ge/ osoak daude.Si fotodetektagailuakLehenengoa infragorri hurbileko detektagailu tradizionala da, denbora luzez nagusi izan dena, eta bigarrena, berriz, siliziozko teknologia optikoan oinarritzen da izar gorakor bihurtzeko, eta azken urteotan nazioarteko optoelektronika ikerketaren arloan puntu beroa da. Gainera, perovskita, material organiko eta bi dimentsiokoetan oinarritutako detektagailu berriak azkar garatzen ari dira, prozesatzeko erraztasunaren, malgutasun onaren eta propietate sintonizagarrien abantailak direla eta. Detektagailu berri hauen eta fotodetektagailu ez-organiko tradizionalen artean alde nabarmenak daude materialen propietateetan eta fabrikazio prozesuetan. Perovskita detektagailuek argia xurgatzeko ezaugarri bikainak eta karga garraiatzeko gaitasun eraginkorra dituzte, material organikoen detektagailuak oso erabiliak dira kostu txikiko eta elektroi malguengatik, eta bi dimentsioko materialen detektagailuek arreta handia erakarri dute beren propietate fisiko bereziengatik eta eramaileen mugikortasun handiagatik. Hala ere, InGaAs eta Si/Ge detektagailuekin alderatuta, detektagailu berriak oraindik hobetu behar dira epe luzeko egonkortasunari, fabrikazio heldutasunari eta integrazioari dagokienez.
InGaAs abiadura handiko eta erantzun handiko fotodetektagailuak gauzatzeko material idealenetako bat da. Lehenik eta behin, InGaAs banda-tarte zuzeneko erdieroale materiala da, eta bere banda-tartearen zabalera In eta Ga arteko erlazioaren bidez erregula daiteke uhin-luzera desberdinetako seinale optikoak detektatzeko. Horien artean, In0.53Ga0.47As InP-ren substratu-sarearekin bat dator ezin hobeto, eta argi-xurgapen koefiziente handia du komunikazio optikoko bandan, eta hori da gehien erabiltzen dena...fotodetektagailuak, eta korronte ilunaren eta erantzunaren errendimendua ere onenak dira. Bigarrenik, InGaAs eta InP materialek elektroien deriba-abiadura handia dute, eta haien elektroi saturatuen deriba-abiadura 1×107 cm/s ingurukoa da. Aldi berean, InGaAs eta InP materialek elektroien abiaduraren gainezkatze-efektua dute eremu elektriko espezifiko baten pean. Gainezkatze-abiadura 4× 107 cm/s eta 6×107 cm/s-tan bana daiteke, eta horrek eramailearen denbora mugatuko banda-zabalera handiagoa lortzeko aukera ematen du. Gaur egun, InGaAs fotodetektagailua da komunikazio optikorako ohikoena den fotodetektagailua, eta gainazaleko intzidentziaren akoplamendu-metodoa da merkatuan gehien erabiltzen dena, eta 25 Gbaud/s eta 56 Gbaud/s-ko gainazaleko intzidentzia-detektagailu produktuak lortu dira. Tamaina txikiagoa, atzeko intzidentzia eta banda-zabalera handiko gainazaleko intzidentzia-detektagailuak ere garatu dira, batez ere abiadura handiko eta saturazio handiko aplikazioetarako egokiak direnak. Hala ere, gainazaleko intzidentzia-zunda bere akoplamendu-moduak mugatzen du eta zaila da beste gailu optoelektronikoekin integratzea. Beraz, integrazio optoelektronikoaren eskakizunen hobekuntzarekin, errendimendu bikaina duten eta integraziorako egokiak diren InGaAs fotodetektagailuak pixkanaka ikerketaren ardatz bihurtu dira, eta horien artean, 70 GHz eta 110 GHz-ko InGaAs fotozunda modulu komertzialak ia guztiek uhin-gidaz akoplatutako egiturak erabiltzen dituzte. Substratu material desberdinen arabera, uhin-gidaz akoplatutako InGaAs zunda fotoelektrikoa bi kategoriatan bana daiteke: InP eta Si. InP substratuan dagoen material epitaxialak kalitate handia du eta egokiagoa da errendimendu handiko gailuak prestatzeko. Hala ere, III-V materialen, InGaAs materialen eta Si substratuetan hazi edo lotutako Si substratuen arteko hainbat desadostasunek materialaren edo interfazearen kalitate nahiko eskasa eragiten dute, eta gailuaren errendimenduak oraindik hobekuntzarako tarte handia du.
Argitaratze data: 2024ko abenduaren 31a