Zergatik erabili behar dugu Ge fotodetektagailu gisa?

Zergatik erabili behar dugu Ge gisafotodetektagailu
1. Oinarrizko kokapena: Zergatik da beharrezkoa Ge fotodetektagailu gisa erabiltzea
Siliziozko lotura optikoetan, fotodetektagailuak seinale optikoak berriro seinale elektriko bihurtzen dituzten "itzultzaileak" dira. Hala ere, silizioak berak 1,12 eV-ko banda-tartea du eta ia gardena da 1310/1550 nm-ko komunikazio-bandetarako, beraz, germanioa (Ge) bakarrik sar daiteke.
Ge-k 0,8 eV-ko banda-tarte zuzena du, komunikazioaren O/C banda estaltzen duena, baina silizioarekin % 4,2ko sare-desadostasuna du. Hazkunde zuzenerako dislokazio-dentsitatea 4 × 10 ⁸ cm ⁻ ²-koa da, eta korronte iluna ez dago batere eskuragarri; Aldi berean, Ge-k banda-tarte zeharkakoa du, eta bere xurgapen-koefizientea, naturalki, InGaAs-ena baino magnitude-ordena bat txikiagoa da, eta hori ahultasun naturala da.
2. Aurrerapen nagusia: uhin-gidaren integrazioak errendimendu-oztopoak hausten ditu
Ohiko intzidentzia bertikaleko fotodetektagailuen "xurgapen-luzera=garraiatzailearen bilketa-bideak" "erantzun-zabalera" kulunka du, 7 GHz-ko goiko mugarekin;
Gaur egun, gailu nagusien ibilbideak hiru kategoriatan banatzen dira:
Pin bertikala: Prozesua da industriako sinpleena eta ohikoena, 40 Gb/s-ko abiadura zero alborapenarekin eta >60 GHz-ko banda-zabalera lortuz;
MSM Metal Erdieroale Metala: Ez da tenperatura altuko dopaketarik behar, atzealdean integra daiteke, korronte ilun handia du eta 40 GHz-tik gorako banda-zabalera du;
Goi mailako aldaerak:Uhin bidaiarien fotodetektagailuak(TWPD) eta lerro bakarreko eramaile fotodetektagailuak (UTC) mikrouhin fotoi loturetarako erabiltzen dira, banda-zabalera handia eta saturazio handiko fotokorrontea orekatuz.
3. Materialak eta artisautza: 'Akatsak' abantaila bihurtzea
Sarearen desadostasunari eta errendimendu gabeziei erantzunez, industriak helduak diren irtenbideak garatu ditu:
Bi urratseko epitaxia metodoa: lehenik, 30-50nm-ko tenperatura baxuko buffer geruza bat hazten da, eta ondoren tenperatura igotzen da helburuko lodiera lortzeko, dislokazio-dentsitatea ~10 ⁷ cm ⁻ ²-ra murriztuz;
Deformazio-ingeniaritza: Ge eta Si arteko hedapen termikokoefizienteen aldeak % 0,2ko trakzio biaxialeko deformazioa eragingo du Ge filmean, eta horren ondorioz banda-tarte zuzena 0,8 eV-tik 0,77 eV-ra murriztuko da eta xurgapen-ertzaren luzapena 1,55 μm-tik 1,61 μm-ra izango da, C+L banda osoa estaliz, eta L bandako xurgapen-koefizientea ere InGaAs-enarekin bat etorriko da;
CMOS integrazioa: Oraindik esplorazio fasean dago. Aurrealdeko integrazioak (FEOL) 750 ℃-tik gorako tenperatura altuak jasan behar ditu, atzeko aldeko integrazioak (BEOL) tenperaturarekiko errespetua du baina kristal substraturik gabe, eta oraindik ez du irtenbide heldu bateratu bat osatu. Gaur egun, industriak, oro har, "% 90 txipa bakarra + kanpoko" bide mistoa hartzen du.laserra“.