Високоскоростните фотодетектори са въведени от InGaAs фотодетектори.

Високоскоростните фотодетектори са въведени отInGaAs фотодетектори

Високоскоростни фотодетекториВ областта на оптичната комуникация се използват главно III-V InGaAs фотодетектори и IV пълни Si и Ge/Si фотодетекториПървият е традиционен детектор за близка инфрачервена област, който е доминиращ от дълго време, докато вторият разчита на силициевата оптична технология, за да се превърне в изгряваща звезда и е гореща точка в областта на международните изследвания в областта на оптоелектрониката през последните години. Освен това, новите детектори, базирани на перовскит, органични и двуизмерни материали, се развиват бързо поради предимствата на лесната обработка, добрата гъвкавост и настройваемите свойства. Съществуват значителни разлики между тези нови детектори и традиционните неорганични фотодетектори в свойствата на материалите и производствените процеси. Перовскитните детектори имат отлични характеристики на поглъщане на светлина и ефективен капацитет за пренос на заряд, детекторите от органични материали се използват широко заради ниската си цена и гъвкавите си електрони, а двуизмерните детектори от материали привличат много внимание поради уникалните си физически свойства и висока мобилност на носителите. Въпреки това, в сравнение с InGaAs и Si/Ge детекторите, новите детектори все още се нуждаят от подобрение по отношение на дългосрочна стабилност, производствена зрялост и интеграция.

InGaAs е един от идеалните материали за реализиране на високоскоростни фотодетектори с висока честота на реакция. Преди всичко, InGaAs е полупроводников материал с директна забранена зона, чиято ширина може да се регулира чрез съотношението между In и Ga, за да се постигне детекция на оптични сигнали с различна дължина на вълната. Сред тях, In0.53Ga0.47As е перфектно съчетан с решетката на субстрата от InP и има голям коефициент на поглъщане на светлина в оптичната комуникационна лента, което е най-широко използваният материал при получаването на...фотодетектори, а тъмният ток и производителността на реакцията също са най-добри. Второ, материалите InGaAs и InP имат висока скорост на дрейф на електрони, а скоростта на дрейф на наситени електрони е около 1×107 cm/s. В същото време, материалите InGaAs и InP имат ефект на превишаване на скоростта на електроните под специфично електрическо поле. Скоростта на превишаване може да бъде разделена на 4×107cm/s и 6×107cm/s, което е благоприятно за реализиране на по-голяма времево ограничена честотна лента на носещата честота. В момента InGaAs фотодетекторът е най-масовият фотодетектор за оптична комуникация, а методът на свързване на повърхностно падане се използва най-вече на пазара, като са реализирани продукти за повърхностно падане с 25 Gbaud/s и 56 Gbaud/s детектори. Разработени са и повърхностно падащи детектори с по-малък размер, обратно падане и голяма честотна лента, които са подходящи главно за приложения с висока скорост и висока наситеност. Сондата за повърхностно падане обаче е ограничена от режима си на свързване и е трудна за интегриране с други оптоелектронни устройства. Следователно, с подобряването на изискванията за оптоелектронна интеграция, вълноводно свързаните InGaAs фотодетектори с отлична производителност и подходящи за интеграция постепенно се превърнаха във фокус на изследванията, сред които почти всички търговски 70 GHz и 110 GHz InGaAs фотосондови модули използват вълноводно свързани структури. В зависимост от различните материали на подложката, вълноводно свързаните InGaAs фотоелектрични сонди могат да бъдат разделени на две категории: InP и Si. Епитаксиалният материал върху InP подложката е с високо качество и е по-подходящ за изработка на високопроизводителни устройства. Въпреки това, различни несъответствия между III-V материали, InGaAs материали и Si подложки, отгледани или свързани върху Si подложки, водят до относително лошо качество на материала или интерфейса, а производителността на устройството все още има голям потенциал за подобрение.