AurkeztuInGaAs fotodetektagailua
InGaAs erantzun handikoak lortzeko material idealenetako bat da.abiadura handiko fotodetektagailuaLehenik 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 aukera emanez. Horien artean, In0.53Ga0.47As InP substratu sarearekin ezin hobeto egokitzen da eta argiaren xurgapen koefiziente oso altua du komunikazio optikoen bandan. Hau da gehien erabiltzen dena prestatzeko...fotodetektagailueta baita iluntasun-korronte eta erantzun-errendimendu bikainenak ere baditu. Bigarrenik, bai InGaAs bai InP materialek elektroi-desbideratze-abiadura nahiko altuak dituzte, haien elektroi-desbideratze-abiadura saturatuak 1×107 cm/s ingurukoak izanik. Bitartean, eremu elektriko espezifikoen pean, InGaAs eta InP materialek elektroi-abiaduraren gainditze-efektuak erakusten dituzte, haien gainditze-abiadurak 4×107 cm/s eta 6×107 cm/s-ra iristen direlarik, hurrenez hurren. Horrek zeharkatze-banda-zabalera handiagoa lortzeko balio du. Gaur egun, InGaAs fotodetektagailuak dira komunikazio optikorako ohikoenak diren fotodetektagailuak. Merkatuan, gainazaleko intzidenteen akoplamendu-metodoa da ohikoena. 25 Gaud/s eta 56 Gaud/s-ko gainazaleko intzidenteen detektagailu-produktuak dagoeneko seriean ekoiztu daitezke. Tamaina txikiagoak, atzeko intzidenteak eta banda-zabalera handiko gainazaleko intzidenteen detektagailuak ere garatu dira, batez ere abiadura handia eta saturazio handia bezalako aplikazioetarako. Hala ere, haien akoplamendu-metodoen mugengatik, gainazaleko intzidenteen detektagailuak zailak dira beste gailu optoelektroniko batzuekin integratzea. Beraz, integrazio optoelektronikoaren eskaera gero eta handiagoa denez, errendimendu bikaina duten eta integraziorako egokiak diren InGaAs fotodetektagailu uhin-gidak akoplatuta dituztenak pixkanaka ikerketaren ardatz bihurtu dira. Horien artean, 70 GHz eta 110 GHz-ko InGaAs fotodetektagailu modulu komertzialek ia guztiek uhin-gidak akoplatzeko egiturak hartzen dituzte. Substratu materialen arteko aldearen arabera, uhin-gidak akoplatuta dituzten InGaAs fotodetektagailuak bi motatan sailka daitezke batez ere: INP oinarridunak eta Si oinarridunak. InP substratuetan dagoen material epitaxialak kalitate handia du eta egokiagoa da errendimendu handiko gailuak fabrikatzeko. Hala ere, Si substratuetan hazi edo lotutako III-V taldeko materialetan, InGaAs materialen eta Si substratuen arteko desadostasun desberdinak direla eta, materialaren edo interfazearen kalitatea nahiko eskasa da, eta oraindik ere badago gailuen errendimendua hobetzeko tarte handia.
Fotodetektagailuaren egonkortasuna hainbat aplikazio-ingurunetan, batez ere muturreko baldintzetan, aplikazio praktikoetako faktore gakoetako bat ere bada. Azken urteotan, arreta handia erakarri duten detektagailu mota berriek, hala nola perovskita, material organikoak eta bi dimentsiotakoak, oraindik ere erronka asko dituzte epe luzeko egonkortasunari dagokionez, materialak berak erraz eragiten baitituzte ingurumen-faktoreek. Bitartean, material berrien integrazio-prozesua oraindik ez da heldua, eta esplorazio gehiago behar da eskala handiko ekoizpena eta errendimenduaren koherentzia lortzeko.
Induktoreen sarrerak gailuen banda-zabalera eraginkortasunez handitu dezakeen arren gaur egun, ez da ezaguna komunikazio optiko digitaleko sistemetan. Beraz, gailuaren RC parasito parasitoak gehiago murrizteko eragin negatiboak nola saihestu abiadura handiko fotodetektagailuen ikerketa-ildoetako bat da. Bigarrenik, uhin-gida akoplatutako fotodetektagailuen banda-zabalera handitzen doan heinean, banda-zabaleraren eta erantzunaren arteko muga berriro agertzen hasten da. 200 GHz-tik gorako 3 dB-ko banda-zabalera duten Ge/Si fotodetektagailuak eta InGaAs fotodetektagailuak jakinarazi diren arren, haien erantzunak ez dira asegarriak. Banda-zabalera nola handitu erantzun ona mantenduz ikerketa-gai garrantzitsua da, eta horrek prozesuarekin bateragarriak diren material berriak (mugikortasun handia eta xurgapen-koefiziente handia) edo abiadura handiko gailu-egitura berriak sartzea eska dezake konpontzeko. Gainera, gailuaren banda-zabalera handitzen den heinean, mikrouhin-lotura fotonikoetako detektagailuen aplikazio-eszenarioak pixkanaka handituko dira. Komunikazio optikoan potentzia optiko txikiko intzidentzia eta sentikortasun handiko detekzioarekin alderatuta, eszenario honek, banda-zabalera handian oinarrituta, potentzia handiko intzidentziarako saturazio-potentzia eskaera handia du. Hala ere, banda-zabalera handiko gailuek normalean egitura txikiak hartzen dituzte, beraz, ez da erraza abiadura handiko eta saturazio-potentzia handiko fotodetektagailuak fabrikatzea, eta berrikuntza gehiago behar izan daitezke gailuen eramaileen erauzketan eta beroaren xahutzean. Azkenik, abiadura handiko detektagailuen korronte iluna murriztea sare-desadostasuna duten fotodetektagailuek konpondu behar duten arazo bat da oraindik. Korronte iluna batez ere materialaren kristalaren kalitatearekin eta gainazalaren egoerarekin lotuta dago. Beraz, kalitate handiko heteroepitaxia edo sare-desadostasun sistemen peko lotura bezalako prozesu gakoek ikerketa eta inbertsio gehiago behar dute.
Argitaratze data: 2025eko abuztuak 20