Stel bekendInGaAs fotodetektor
InGaAs is een van die ideale materiale vir die bereiking van hoë respons enhoëspoed-fotodetektorEerstens, InGaAs is 'n direkte bandgaping halfgeleiermateriaal, en die bandgapingwydte daarvan kan gereguleer word deur die verhouding tussen In en Ga, wat die opsporing van optiese seine van verskillende golflengtes moontlik maak. Onder hulle is In0.53Ga0.47As perfek gepas met die InP substraatrooster en het 'n baie hoë ligabsorpsiekoëffisiënt in die optiese kommunikasieband. Dit is die mees gebruikte in die voorbereiding vanfotodetektoren het ook die mees uitstaande donkerstroom- en responsiwiteitsprestasie. Tweedens, beide InGaAs- en InP-materiale het relatief hoë elektrondryfsnelhede, met hul versadigde elektrondryfsnelhede wat albei ongeveer 1×107 cm/s is. Intussen, onder spesifieke elektriese velde, toon InGaAs- en InP-materiale elektronsnelheid-oorskrydingseffekte, met hul oorskrydingsnelhede wat onderskeidelik 4×107 cm/s en 6×107 cm/s bereik. Dit is bevorderlik vir die bereiking van 'n hoër kruisingsbandwydte. Tans is InGaAs-fotodetektors die mees algemene fotodetektor vir optiese kommunikasie. In die mark is die oppervlak-inval-koppelingsmetode die algemeenste. Oppervlak-inval-detektorprodukte met 25 Gaud/s en 56 Gaud/s kan reeds massa-geproduseer word. Kleiner, terug-inval- en hoëbandwydte-oppervlak-inval-detektors is ook ontwikkel, hoofsaaklik vir toepassings soos hoë spoed en hoë versadiging. As gevolg van die beperkings van hul koppelmetodes, is oppervlak-invaldetektors egter moeilik om met ander opto-elektroniese toestelle te integreer. Daarom, met die toenemende vraag na opto-elektroniese integrasie, het golfgeleier-gekoppelde InGaAs-fotodetektors met uitstekende werkverrigting en geskik vir integrasie geleidelik die fokus van navorsing geword. Onder hulle neem kommersiële InGaAs-fotodetektormodules van 70 GHz en 110 GHz byna almal golfgeleier-koppelstrukture aan. Volgens die verskil in substraatmateriale kan golfgeleier-gekoppelde InGaAs-fotodetektors hoofsaaklik in twee tipes geklassifiseer word: INP-gebaseerd en Si-gebaseerd. Die materiaal wat epitaksiaal op InP-substrate is, het 'n hoë gehalte en is meer geskik vir die vervaardiging van hoëprestasietoestelle. Vir III-V-groepmateriale wat op Si-substrate gekweek of gebind word, is die materiaal- of koppelvlakkwaliteit egter relatief swak as gevolg van verskeie wanpassings tussen InGaAs-materiale en Si-substrate, en daar is steeds aansienlike ruimte vir verbetering in die werkverrigting van die toestelle.
Die stabiliteit van fotodetektors in verskeie toepassingsomgewings, veral onder ekstreme toestande, is ook een van die sleutelfaktore in praktiese toepassings. In onlangse jare het nuwe tipes detektors soos perovskiet, organiese en tweedimensionele materiale, wat baie aandag getrek het, steeds baie uitdagings in die gesig gestaar in terme van langtermynstabiliteit as gevolg van die feit dat die materiale self maklik deur omgewingsfaktore beïnvloed word. Intussen is die integrasieproses van nuwe materiale nog nie volwasse nie, en verdere eksplorasie is steeds nodig vir grootskaalse produksie en prestasiekonsekwentheid.
Alhoewel die bekendstelling van induktors die bandwydte van toestelle tans effektief kan verhoog, is dit nie gewild in digitale optiese kommunikasiestelsels nie. Daarom is die navorsingsrigtings van hoëspoed-fotodetektors hoe om negatiewe impakte te vermy om die parasitiese RC-parameters van die toestel verder te verminder. Tweedens, soos die bandwydte van golfgeleier-gekoppelde fotodetektors aanhou toeneem, begin die beperking tussen bandwydte en responsiwiteit weer na vore kom. Alhoewel Ge/Si-fotodetektors en InGaAs-fotodetektors met 'n 3dB-bandwydte van meer as 200 GHz gerapporteer is, is hul responsiwiteit nie bevredigend nie. Hoe om bandwydte te verhoog terwyl goeie responsiwiteit gehandhaaf word, is 'n belangrike navorsingsonderwerp, wat die bekendstelling van nuwe prosesversoenbare materiale (hoë mobiliteit en hoë absorpsiekoëffisiënt) of nuwe hoëspoed-toestelstrukture kan vereis om op te los. Boonop, soos die toestelbandwydte toeneem, sal die toepassingscenario's van detektors in mikrogolffotoniese skakels geleidelik toeneem. Anders as die klein optiese kraginval en hoë-sensitiwiteitsdeteksie in optiese kommunikasie, het hierdie scenario, op grond van hoë bandwydte, 'n hoë versadigingskragvraag vir hoë-kraginval. Hoëbandwydte-toestelle gebruik egter gewoonlik klein strukture, dus is dit nie maklik om hoëspoed- en hoëversadigingskrag-fotodetektors te vervaardig nie, en verdere innovasies mag nodig wees in die draer-ekstraksie en hitte-afvoer van die toestelle. Laastens bly die vermindering van die donkerstroom van hoëspoed-detektors 'n probleem wat fotodetektors met roosterwanpassing moet oplos. Donkerstroom hou hoofsaaklik verband met die kristalkwaliteit en oppervlaktoestand van die materiaal. Daarom vereis sleutelprosesse soos hoëgehalte-hetereroepitaksie of binding onder roosterwanpassingstelsels meer navorsing en belegging.
Plasingstyd: 20 Augustus 2025