Perchè ci vole à aduprà Ge cum'è fotodetector

Perchè ci vole à aduprà Ge cum'è unfotodetettore
1. Posizionamentu basicu: Perchè hè necessariu aduprà Ge cum'è fotodetector
In i ligami ottici di siliciu, i fotodetettori sò i "traduttori" chì cunvertenu i signali ottici in signali elettrici. Tuttavia, u siliciu stessu hà una banda proibita di 1,12 eV è hè guasi trasparente à e bande di cumunicazione di 1310/1550 nm, dunque solu u germaniu (Ge) pò esse introduttu.
U Ge hà una banda proibita diretta di 0,8 eV, chì copre a banda O/C di cumunicazione, ma hà una discrepanza di reticolo di 4,2% cù u siliciu. A densità di dislocazione per a crescita diretta hè alta cum'è 4 × 10 ⁸ cm ⁻ ², è a corrente scura hè cumpletamente indisponibile; À u listessu tempu, u Ge hà una banda proibita indiretta, è u so coefficientu di assorbimentu hè naturalmente un ordine di grandezza inferiore à quellu di InGaAs, chì hè una debulezza naturale.
2. Svolta fundamentale: l'integrazione di a guida d'onda rompe u collu di bottiglia di e prestazioni
U "percorsu di cullezzione di a lunghezza di assorbimentu = u percorsu di cullezzione di u purtatore" di i fotodetectori tradiziunali à incidenza verticale hà un'altalena di "banda di banda di rispunsività", cù un limite superiore di solu 7 GHz;
Attualmente, i percorsi di i dispositivi principali sò divisi in trè categurie:
Pin verticale: U prucessu hè u più simplice è u più mainstream in l'industria, ottenendu 40 Gb/s à zero bias è una larghezza di banda > 60 GHz;
MSM Metal Semiconductor Metal: Nisun bisognu di doping à alta temperatura, pò esse integratu in u backend, hà una corrente scura elevata è una larghezza di banda di più di 40 GHz;
Varianti di fascia alta:Fotodetectori à onde viaggiantiI fotodetectori TWPD è UTC sò aduprati per i ligami di fotoni à microonde, equilibrendu una larghezza di banda elevata è una fotocorrente ad alta saturazione.
3. Materiali è artigianatu: Trasfurmà i "difetti" in vantaghji
In risposta à a discrepanza di u reticolo è à e carenze di prestazioni, l'industria hà sviluppatu suluzioni mature:
Metudu di epitaxia in dui passi: prima, si sviluppa un stratu tampone à bassa temperatura di 30-50 nm, è dopu a temperatura hè aumentata per ghjunghje à u spessore previstu, riducendu a densità di dislocazione à ~10 ⁷ cm ⁻ ²;
Ingegneria di deformazione: A differenza di coefficienti di dilatazione termica trà Ge è Si pruvucarà una deformazione di trazione biassiale di 0,2% in u film di Ge, risultendu in una riduzione diretta di u gap di banda da 0,8 eV à 0,77 eV è una estensione di u bordu di assorbimentu da 1,55 μm à 1,61 μm, coprendu tutta a banda C+L, è ancu u coefficientu di assorbimentu in a banda L pò currisponde à quellu di InGaAs;
Integrazione CMOS: Hè sempre in fase esplorativa. L'integrazione front-end (FEOL) deve resiste à temperature elevate sopra i 750 ℃, mentre chì l'integrazione back-end (BEOL) hè rispettosa di a temperatura ma senza substrati cristallini, è ùn hà ancu furmatu una suluzione matura unificata. Attualmente, l'industria adotta generalmente una strada mista di "90% single-chip + esternu".laser« .