Introduzione di u fotodetector InGaAs

IntroduceFotodetector InGaAs

InGaAs hè unu di i materiali ideali per ottene una risposta elevata èfotodetector à alta velocitàPrima di tuttu, InGaAs hè un materiale semiconduttore à banda proibita diretta, è a so larghezza di banda proibita pò esse regulata da u rapportu trà In è Ga, chì permette a rilevazione di signali ottici di diverse lunghezze d'onda. Trà questi, In0.53Ga0.47As hè perfettamente adattatu à u reticolo di substratu InP è hà un coefficientu di assorbimentu di luce assai altu in a banda di cumunicazione ottica. Hè u più largamente utilizatu in a preparazione difotodetettoreè hà ancu e prestazioni di corrente scura è di responsività più eccezziunali. In segundu locu, i materiali InGaAs è InP anu velocità di deriva elettronica relativamente elevate, cù e so velocità di deriva elettronica saturate entrambe di circa 1 × 107 cm / s. Intantu, sottu à campi elettrici specifici, i materiali InGaAs è InP mostranu effetti di superamentu di a velocità elettronica, cù e so velocità di superamentu chì righjunghjenu rispettivamente 4 × 107 cm / s è 6 × 107 cm / s. Questu hè favurevule à ottene una larghezza di banda di attraversamentu più elevata. Attualmente, i fotodetector InGaAs sò u fotodetector più diffusu per a cumunicazione ottica. In u mercatu, u metudu di accoppiamentu di incidente superficiale hè u più cumunu. I prudutti di detector di incidente superficiale cù 25 Gaud / s è 56 Gaud / s ponu digià esse prudutti in massa. Sò stati sviluppati ancu detector di incidente superficiale di dimensioni più chjuche, di retroincidente è di alta larghezza di banda, principalmente per applicazioni cum'è alta velocità è alta saturazione. Tuttavia, per via di e limitazioni di i so metudi di accoppiamentu, i detector di incidente superficiale sò difficiuli da integrà cù altri dispositivi optoelettronici. Dunque, cù a crescente dumanda d'integrazione optoelettronica, i fotodetectori InGaAs accoppiati à guide d'onda cù prestazioni eccellenti è adatti per l'integrazione sò diventati gradualmente u focu di a ricerca. Frà elli, i moduli di fotodetectori InGaAs cummerciali di 70 GHz è 110 GHz adottanu quasi tutti strutture d'accoppiamentu di guide d'onda. Sicondu a differenza in i materiali di u substratu, i fotodetectori InGaAs accoppiati à guide d'onda ponu esse classificati principalmente in dui tipi: basati nantu à INP è basati nantu à Si. U materiale epitassiale nantu à i substrati InP hà alta qualità è hè più adattatu per a fabricazione di dispositivi à alte prestazioni. Tuttavia, per i materiali di u gruppu III-V cresciuti o incollati nantu à substrati Si, per via di varie discrepanze trà i materiali InGaAs è i substrati Si, a qualità di u materiale o di l'interfaccia hè relativamente scarsa, è ci hè sempre un margine considerableu per u miglioramentu di e prestazioni di i dispositivi.

A stabilità di u fotodetector in diversi ambienti d'applicazione, in particulare in cundizioni estreme, hè ancu unu di i fattori chjave in l'applicazioni pratiche. In l'ultimi anni, novi tipi di detectori cum'è a perovskite, i materiali organici è bidimensionali, chì anu attiratu assai attenzione, affrontanu sempre parechje sfide in termini di stabilità à longu andà per via di u fattu chì i materiali stessi sò facilmente affettati da fattori ambientali. Intantu, u prucessu d'integrazione di novi materiali ùn hè ancu maturu, è hè sempre necessaria un'ulteriore esplorazione per una pruduzzione à grande scala è una cunsistenza di e prestazioni.

Ancu s'è l'introduzione di induttori pò aumentà efficacemente a larghezza di banda di i dispusitivi attualmente, ùn hè micca pupulare in i sistemi di cumunicazione ottica digitale. Dunque, cumu evità impatti negativi per riduce ulteriormente i parametri RC parassiti di u dispusitivu hè una di e direzzione di ricerca di u fotodetector à alta velocità. In segundu locu, cum'è a larghezza di banda di i fotodetector accoppiati à guida d'onda cuntinueghja à cresce, u vinculu trà a larghezza di banda è a responsività cumencia à emerge di novu. Ancu s'è i fotodetector Ge/Si è i fotodetector InGaAs cù una larghezza di banda di 3dB superiore à 200 GHz sò stati segnalati, e so responsività ùn sò micca soddisfacenti. Cumu aumentà a larghezza di banda mantenendu una bona responsività hè un tema di ricerca impurtante, chì pò richiede l'introduzione di novi materiali cumpatibili cù u prucessu (alta mobilità è altu coefficiente di assorbimentu) o nuove strutture di dispositivi à alta velocità per risolve. Inoltre, cum'è a larghezza di banda di u dispusitivu aumenta, i scenarii di applicazione di i detector in i ligami fotonici à microonde aumenteranu gradualmente. À u cuntrariu di a piccula incidenza di putenza ottica è di a rilevazione à alta sensibilità in a cumunicazione ottica, questu scenariu, basatu annantu à l'alta larghezza di banda, hà una alta dumanda di putenza di saturazione per l'incidenza di alta putenza. Tuttavia, i dispositivi à alta larghezza di banda di solitu aduttanu strutture di piccule dimensioni, dunque ùn hè micca faciule fabricà fotodetectori à alta velocità è à alta putenza di saturazione, è ponu esse necessarie ulteriori innovazioni in l'estrazione di u purtatore è a dissipazione di u calore di i dispositivi. Infine, a riduzione di a corrente scura di i detectori à alta velocità ferma un prublema chì i fotodetectori cù disadattamentu di reticolo devenu risolve. A corrente scura hè principalmente ligata à a qualità di u cristallu è à u statu di a superficia di u materiale. Dunque, i prucessi chjave cum'è l'eteroepitassia di alta qualità o u ligame sottu à i sistemi di disadattamentu di reticolo richiedenu più ricerca è investimenti.