Високоскоростните фотодетектори се въвеждат от фотодетекторите InGaAs

Високоскоростните фотодетектори се въвеждат отInGaAs фотодетектори

Високоскоростни фотодетекторив областта на оптичната комуникация включват главно III-V InGaAs фотодетектори и IV пълен Si и Ge/Si фотодетектори. Първият е традиционен близък инфрачервен детектор, който е доминиращ от дълго време, докато последният разчита на силиконова оптична технология, за да се превърне в изгряваща звезда, и е гореща точка в областта на международните изследвания на оптоелектрониката през последните години. В допълнение, нови детектори, базирани на перовскит, органични и двуизмерни материали, се развиват бързо поради предимствата на лесната обработка, добрата гъвкавост и регулируемите свойства. Има значителни разлики между тези нови детектори и традиционните неорганични фотодетектори в свойствата на материала и производствените процеси. Перовскитните детектори имат отлични характеристики за поглъщане на светлина и ефективен капацитет за транспортиране на заряда, детекторите за органични материали се използват широко заради тяхната ниска цена и гъвкави електрони, а детекторите за двумерни материали привлякоха много внимание поради техните уникални физически свойства и висока мобилност на носителя. Въпреки това, в сравнение с InGaAs и Si/Ge детекторите, новите детектори все още трябва да бъдат подобрени по отношение на дългосрочна стабилност, зрялост на производството и интеграция.

InGaAs е един от идеалните материали за реализиране на фотодетектори с висока скорост и висока реакция. На първо място, InGaAs е полупроводников материал с директна забранена лента и неговата ширина на забранената лента може да се регулира от съотношението между In и Ga, за да се постигне откриване на оптични сигнали с различни дължини на вълната. Сред тях In0.53Ga0.47As е перфектно съчетан с решетката на субстрата на InP и има голям коефициент на поглъщане на светлина в оптичната комуникационна лента, която е най-широко използваната при подготовката нафотодетектори, а тъмният ток и представянето на отзивчивостта също са най-добри. Второ, материалите InGaAs и InP имат висока скорост на дрейф на електрони и тяхната наситена скорост на дрейф на електрони е около 1 × 107 cm/s. В същото време материалите InGaAs и InP имат ефект на превишаване на скоростта на електроните при специфично електрическо поле. Скоростта на превишаване може да бъде разделена на 4 × 107 cm/s и 6 × 107 cm/s, което е благоприятно за реализиране на по-голяма честотна лента, ограничена във времето. Понастоящем фотодетекторът InGaAs е най-разпространеният фотодетектор за оптична комуникация и методът на свързване на повърхностното падане се използва най-вече на пазара, а 25 Gbaud/s и 56 Gbaud/s детекторни продукти за повърхностно падане са реализирани. Бяха разработени и детектори с по-малък размер, обратен наклон и широка честотна лента на повърхностно нападение, които са подходящи главно за приложения с висока скорост и високо насищане. Сондата за падане на повърхността обаче е ограничена от своя режим на свързване и е трудно да се интегрира с други оптоелектронни устройства. Следователно, с подобряването на изискванията за оптоелектронна интеграция, вълноводно свързаните InGaAs фотодетектори с отлична производителност и подходящи за интегриране постепенно се превърнаха във фокуса на изследванията, сред които комерсиалните 70 GHz и 110 GHz InGaAs фотосондови модули почти всички използват вълноводно свързани структури. Според различните материали на субстрата фотоелектричната сонда InGaAs, свързваща вълновода, може да бъде разделена на две категории: InP и Si. Епитаксиалният материал върху InP субстрат има високо качество и е по-подходящ за подготовка на устройства с висока производителност. Въпреки това, различните несъответствия между III-V материали, InGaAs материали и Si субстрати, отглеждани или свързани върху Si субстрати, водят до относително лошо качество на материала или интерфейса и производителността на устройството все още има голямо място за подобрение.