Высокоскоростные фотодетекторы создаются на основе фотодетекторов на основе InGaAs.

Высокоскоростные фотодетекторы вводятся посредствомФотодетекторы на основе InGaAs

Высокоскоростные фотодетекторыВ области оптической связи в основном используются фотодетекторы на основе InGaAs III-V групп и полностью кремниевые и германиевые фотодетекторы IV групп.Кремниевые фотодетекторыПервый тип детекторов — это традиционный детектор ближнего инфракрасного диапазона, который долгое время доминировал на рынке, в то время как второй, основанный на кремниевой оптической технологии, становится восходящей звездой и в последние годы является горячей точкой в ​​области международных исследований в области оптоэлектроники. Кроме того, благодаря преимуществам простоты обработки, хорошей гибкости и регулируемых свойств, быстро развиваются новые детекторы на основе перовскитов, органических и двумерных материалов. Между этими новыми детекторами и традиционными неорганическими фотодетекторами существуют значительные различия в свойствах материалов и процессах производства. Перовскитные детекторы обладают превосходными характеристиками поглощения света и эффективной способностью к переносу заряда, детекторы на основе органических материалов широко используются благодаря своей низкой стоимости и гибкости в работе с электронами, а детекторы на основе двумерных материалов привлекли большое внимание благодаря своим уникальным физическим свойствам и высокой подвижности носителей заряда. Однако по сравнению с детекторами на основе InGaAs и Si/Ge, новые детекторы все еще нуждаются в улучшении с точки зрения долговременной стабильности, зрелости производства и интеграции.

InGaAs — один из идеальных материалов для создания высокоскоростных фотодетекторов с высокой скоростью отклика. Во-первых, InGaAs — это полупроводниковый материал с прямой запрещенной зоной, и ширина его запрещенной зоны может регулироваться соотношением In и Ga для достижения детектирования оптических сигналов различной длины волны. Среди них In0.53Ga0.47As идеально согласуется с кристаллической решеткой подложки InP и обладает большим коэффициентом поглощения света в диапазоне оптической связи, что делает его наиболее широко используемым при изготовлении фотодетекторов.фотодетекторыКроме того, показатели темнового тока и быстродействия также являются наилучшими. Во-вторых, материалы InGaAs и InP обладают высокой скоростью дрейфа электронов, а их скорость насыщения составляет около 1×10⁷ см/с. В то же время, материалы InGaAs и InP имеют эффект превышения скорости электронов при определенном электрическом поле. Скорость превышения может быть разделена на 4×10⁷ см/с и 6×10⁷ см/с, что способствует реализации большей полосы пропускания, ограниченной временем прохождения носителей заряда. В настоящее время фотодетектор на основе InGaAs является наиболее распространенным фотодетектором для оптической связи, и метод поверхностного падения в основном используется на рынке, и уже созданы детекторы поверхностного падения со скоростью 25 Гбод/с и 56 Гбод/с. Также были разработаны детекторы поверхностного падения меньшего размера, с обратным падением и большой полосой пропускания, которые в основном подходят для высокоскоростных приложений с высокой степенью насыщения. Однако зондирование с помощью поверхностного падающего излучения ограничено режимом связи и затрудняет интеграцию с другими оптоэлектронными устройствами. Поэтому, с повышением требований к интеграции оптоэлектронных устройств, волноводно-связанные фотодетекторы на основе InGaAs с превосходными характеристиками, пригодные для интеграции, постепенно стали предметом исследований. Среди них коммерческие модули фотозондов на основе InGaAs с частотой 70 ГГц и 110 ГГц почти все используют волноводно-связанные структуры. В зависимости от материала подложки, волноводно-связанные фотоэлектрические зонды на основе InGaAs можно разделить на две категории: InP и Si. Эпитаксиальный материал на подложке InP обладает высоким качеством и больше подходит для изготовления высокопроизводительных устройств. Однако различные несоответствия между материалами III-V групп, материалами InGaAs и кремниевыми подложками, выращенными или соединенными на кремниевых подложках, приводят к относительно низкому качеству материала или интерфейса, и характеристики устройства все еще имеют большой потенциал для улучшения.