Silizioan oinarritutako optoelektronikoetarako, silizioko fotodetektoreak
FotodetektoreakBihur itzazu seinaleak seinale elektrikoetan, eta datuen transferentzia tasak hobetzen diren heinean, abiadura handiko fotodetektoreak silizioan oinarritutako optoelektronika plataformekin integratuta daude hurrengo belaunaldiko datuen zentroetarako eta telekomunikazio sareetarako. Artikulu honek abiadura handiko fotodeteektatzaile aurreratuen ikuspegi orokorra eskainiko du, silizioan oinarritutako germanium (GE edo SI fotodetetorea) azpimarratuz.Siliziozko fotodetektoreakoptoelektronika teknologia integratuarentzat.
Germanium material erakargarria da, silizio plataformetan, CMOS prozesuekin bateragarria delako eta telekomunikazio uhin luzeetan oso xurgapen handia du. GE / SI fotodetoctor egitura ohikoena Pin Diodo da, non berezko germaniumak P motako eta N motako eskualdeen artean ogitartekoa.
Gailuaren egituraren 1. irudia PIN bertikal tipikoa edoSi fotodetectorEgitura:
Ezaugarri nagusiak hauek dira: Silizio substratuan hazitako germaniarra xurgatzeko geruza; Karga-garraiolarien P eta N harremanak biltzeko erabiltzen da; WaveGuide akoplamendua argi xurgatzeko eraginkorra izateko.
Hazkunde epitaxiala: Silizioan kalitate handiko germantea haztea erronka da bi materialen arteko% 4,2ko desoreka dela eta. Bi pausoko hazkunde prozesua normalean erabiltzen da: tenperatura baxua (300-400 ° C) Buffer geruzaren hazkundea eta tenperatura altuak (600 ºC-tik gorakoa) germanioaren gordailua. Metodo honek sarkiderik gabeko desorekak kontrolatzen ditu. Hazkunde post-800-900 ºC-tan gehitzeak, gainera, 5 ^ 7 cm ^ -2 inguru murrizten ditu hariztatzeko dislokazio-dentsitatea. Errendimenduaren ezaugarriak: GE / SI PIN fotodetoctor aurreratuenak lor ditzake: erantzunkizuna,> 0,8a / w 1550 nm-tan; Banda zabalera,> 60 GHz; Korronte iluna, <1 μa -1 V Bias.
Silizioan oinarritutako optoelektronika plataformekin integratzea
IntegrazioaAbiadura handiko fotodetoreakSilizioan oinarritutako optoelektronika plataformek transzio optiko aurreratuak eta interkonektatuak ahalbidetzen dituzte. Bi integrazio metodo nagusiak honako hauek dira: fool integrazioa (feol), non fotodetorea eta transistorea aldi berean silizio substratu batean fabrikatzen diren tenperatura handiko prozesamendua ahalbidetzen dutenak, baina txipa hartzea. Atzera-amaierako integrazioa (Beol). Fotodetektoreak metalaren gainean fabrikatzen dira CMOekin interferentziak ekiditeko, baina prozesatzeko tenperatura txikiagoak dira.
2. irudia: Abiadura handiko GE / SI fotodetoctor baten erantzun-erantzuna eta banda zabalera
Datu Zentroaren aplikazioa
Abiadura handiko fotodetektoreak funtsezko osagaiak dira datuen zentroen arteko interkonexioaren hurrengo belaunaldian. Aplikazio nagusiak honakoak dira: transceptikoak optikoak: 100g, 400g eta altuagoak diren tasak, PAM-4 modulazioa erabiliz; -ABanda zabalera handiko fotodetektorea(> 50 GHz) beharrezkoa da.
Silizioan oinarritutako zirkuitu integratu optoelektronikoa: detektagailuaren integrazio monolitikoa modulatzailearekin eta beste osagai batzuekin; Errendimendu handiko motor optiko trinkoa.
Banatutako arkitektura: banatutako informatika, biltegien eta biltegien arteko interkonexio optikoa; Banda zabaleko zabalera handiko fotodetektoreen eskaria gidatzea.
Etorkizuneko ikuspegia
Abiadura handiko fototeektatzaile optoelektroniko integratuen etorkizuna joera hauek erakutsiko dira:
Datu tasa altuagoak: 800g eta 1,6t transceptenivers garatzea gidatzea; 100 GHz baino handiagoa duten banda zabalera duten fotodetektoreak behar dira.
Integrazio hobetua: III-V material eta silikoko txip bakarreko integrazioa; 3D integrazio teknologia aurreratua.
Material berriak: bi dimentsioko materialak (grafenoa adibidez) arakatzea argi ultrafastaren detekziorako; Uhin-luzerako estaldurarako iv aleazio berria.
Sortzen ari diren aplikazioak: Lidar eta beste sentsore batzuek APD garapena gidatzen dute; Linealtasun handiko fotodetektoreak behar dituzten mikrouhin-fotoi aplikazioak.
Abiadura handiko fotodetektoreak, batez ere GE edo SI fotodetektoreak, silizioan oinarritutako optoelektronika eta hurrengo belaunaldiko komunikazio optikoen funtsezko gidari bihurtu dira. Materialetan, gailuaren diseinuan eta integrazio teknologien aurrerapenak garrantzitsuak dira etorkizuneko datuen zentroen eta telekomunikazio sareen hazten ari diren banda zabalera eskaerak betetzeko. Eremuak eboluzionatzen jarraitzen duen heinean, fotogetektoreak banda zabalera handiagoarekin, zarata txikiagoa eta integraziorik gabeko zirkuitu elektroniko eta fotonikoekin integratzea espero dugu.
Post ordua: 2012-20 urteko urtarrilak