Waarom moet ons Ge as 'n fotodetektor gebruik?

Waarom moet ons Ge as 'n gebruik?fotodetektor
1. Basiese posisionering: Waarom is dit nodig om Ge as 'n fotodetektor te gebruik?
In silikon optiese skakels is fotodetektors die "vertalers" wat optiese seine terug in elektriese seine omskakel. Silikon self het egter 'n bandgaping van 1.12 eV en is amper deursigtig vir 1310/1550 nm kommunikasiebande, dus kan slegs germanium (Ge) ingebring word.
Ge het 'n direkte bandgaping van 0.8 eV, wat die kommunikasie-O/C-band dek, maar het 'n roosterwanpassing van 4.2% met silikon. Die ontwrigtingsdigtheid vir direkte groei is so hoog as 4 × 10 ⁸ cm ⁻², en donkerstroom is heeltemal onbeskikbaar; Terselfdertyd het Ge 'n indirekte bandgaping, en sy absorpsiekoëffisiënt is natuurlik een orde van grootte laer as InGaAs, wat 'n natuurlike swakheid is.
2、 Kerndeurbraak: golfgeleierintegrasie breek die prestasiebottelnek
Die "absorpsielengte = draer-versamelingspad" van tradisionele vertikale invalsfotodetektors het 'n "responsiwiteitsbandwydte"-wipplank, met 'n boonste limiet van slegs 7 GHz;
Tans word die hoofstroomtoestelroetes in drie kategorieë verdeel:
Vertikale pen: Die proses is die eenvoudigste en hoofstroom in die bedryf, wat 40 Gb/s @ nul vooroordeel en >60 GHz bandwydte bereik;
MSM Metaal Halfgeleiermetaal: Geen behoefte aan hoëtemperatuurdoping nie, kan in die agterkant geïntegreer word, het hoë donkerstroom en 'n bandwydte van meer as 40 GHz;
Hoë-end variante:Reizende golf fotodetektors(TWPD) en enkellyndraer-fotodetektors (UTC) word gebruik vir mikrogolffotonskakels, wat hoë bandwydte en hoë versadigingsfotostroom balanseer.
3. Materiaal en Vakmanskap: Omskep 'Gebreke' in Voordele
In reaksie op roosterwanpassing en prestasietekortkominge, het die bedryf volwasse oplossings ontwikkel:
Tweestap-epitaksiemetode: eerstens word 'n laetemperatuurbufferlaag van 30-50 nm gekweek, en dan word die temperatuur verhoog om die teikendikte te bereik, wat die ontwrigtingsdigtheid tot ~10 cm² verminder;
Vervormingsingenieurswese: Die verskil in termiese uitbreidingskoëffisiënte tussen Ge en Si sal 'n biaxiale trekspanning van 0.2% in die Ge-film veroorsaak, wat lei tot 'n direkte bandgapingvermindering van 0.8 eV tot 0.77 eV en 'n absorpsierandverlenging van 1.55 μm tot 1.61 μm, wat die hele C+L-band dek, en selfs die absorpsiekoëffisiënt in die L-band kan ooreenstem met dié van InGaAs;
CMOS-integrasie: Dit is nog in die verkenningstadium. Voorkantintegrasie (FEOL) moet hoë temperature bo 750 ℃ ​​weerstaan, terwyl agterkantintegrasie (BEOL) temperatuurvriendelik is, maar sonder kristalsubstrate, en nog nie 'n verenigde volwasse oplossing gevorm het nie. Tans volg die bedryf oor die algemeen 'n gemengde roete van "90% enkel-skyfie + eksternelaser".