Fotodetektorët me shpejtësi të lartë prezantohen nga fotodetektorët InGaAs

Fotodetektorët me shpejtësi të lartë janë futur ngaFotodetektorë InGaAs

Fotodetektorë me shpejtësi të lartënë fushën e komunikimit optik përfshijnë kryesisht fotodetektorët III-V InGaAs dhe IV të plota Si dhe Ge/Si fotodetektorë. I pari është një detektor tradicional afër infra të kuqe, i cili ka qenë mbizotërues për një kohë të gjatë, ndërsa i dyti mbështetet në teknologjinë optike të silikonit për t'u bërë një yll në rritje dhe është një pikë e nxehtë në fushën e kërkimit ndërkombëtar optoelektronik në vitet e fundit. Përveç kësaj, detektorë të rinj të bazuar në perovskite, materiale organike dhe dydimensionale po zhvillohen me shpejtësi për shkak të avantazheve të përpunimit të lehtë, fleksibilitetit të mirë dhe vetive të sintonizueshme. Ekzistojnë dallime domethënëse midis këtyre detektorëve të rinj dhe fotodetektorëve tradicionalë inorganik në vetitë e materialit dhe proceset e prodhimit. Detektorët e perovskitit kanë karakteristika të shkëlqyera të thithjes së dritës dhe kapacitet efikas të transportit të ngarkesës, detektorët e materialeve organike përdoren gjerësisht për elektronet e tyre me kosto të ulët dhe fleksibël, dhe detektorët dydimensionale të materialeve kanë tërhequr shumë vëmendje për shkak të vetive fizike unike dhe lëvizshmërisë së lartë të bartësit. Megjithatë, krahasuar me detektorët InGaA dhe Si/Ge, detektorët e rinj ende duhet të përmirësohen për sa i përket stabilitetit afatgjatë, pjekurisë së prodhimit dhe integrimit.

InGaAs është një nga materialet ideale për realizimin e fotodetektorëve me shpejtësi të lartë dhe reagim të lartë. Para së gjithash, InGaAs është një material gjysmëpërçues i drejtpërdrejtë i brezit, dhe gjerësia e brezit të tij mund të rregullohet nga raporti midis In dhe Ga për të arritur zbulimin e sinjaleve optike të gjatësive të ndryshme të valëve. Midis tyre, In0.53Ga0.47As përputhet në mënyrë të përkryer me rrjetën e nënshtresës së InP dhe ka një koeficient të madh të absorbimit të dritës në brezin e komunikimit optik, i cili është më i përdoruri në përgatitjen efotodetektorë, dhe rryma e errët dhe performanca e reagimit janë gjithashtu më të mirat. Së dyti, materialet InGaAs dhe InP kanë të dy shpejtësi të lartë të lëvizjes së elektroneve dhe shpejtësia e tyre e ngopjes së elektroneve është rreth 1×107 cm/s. Në të njëjtën kohë, materialet InGaAs dhe InP kanë efekt të mbikalimit të shpejtësisë së elektroneve nën një fushë elektrike specifike. Shpejtësia e tejkalimit mund të ndahet në 4×107cm/s dhe 6×107cm/s, gjë që është e favorshme për realizimin e një brezi më të madh të kufizuar në kohë të transportuesit. Aktualisht, fotodetektori InGaAs është fotodetektori më i zakonshëm për komunikimin optik, dhe metoda e bashkimit të incidencës sipërfaqësore përdoret më së shumti në treg dhe janë realizuar produktet e detektorit të incidencës sipërfaqësore 25 Gbaud/s dhe 56 Gbaud/s. Gjithashtu janë zhvilluar detektorë të incidencës sipërfaqësore me përmasa më të vogla, incidencë të pasme dhe me gjerësi bande të madhe, të cilët janë kryesisht të përshtatshëm për aplikime me shpejtësi të lartë dhe ngopje të lartë. Megjithatë, sonda e incidentit sipërfaqësor është e kufizuar nga mënyra e saj e bashkimit dhe është e vështirë të integrohet me pajisje të tjera optoelektronike. Prandaj, me përmirësimin e kërkesave të integrimit optoelektronik, fotodetektorët InGaAs të shoqëruara me përcjellës valësh me performancë të shkëlqyeshme dhe të përshtatshëm për integrim janë bërë gradualisht fokusi i kërkimit, ndër të cilët modulet komerciale të fotosondës InGaAs 70 GHz dhe 110 GHz janë pothuajse të gjithë duke përdorur struktura të shoqëruara me anë të valëve. Sipas materialeve të ndryshme të nënshtresës, sonda fotoelektrike e bashkimit të valëve InGaAs mund të ndahet në dy kategori: InP dhe Si. Materiali epitaksial në nënshtresën InP ka cilësi të lartë dhe është më i përshtatshëm për përgatitjen e pajisjeve me performancë të lartë. Sidoqoftë, mospërputhjet e ndryshme midis materialeve III-V, materialeve InGaAs dhe nënshtresave Si të rritura ose të lidhura në nënshtresat Si çojnë në cilësi relativisht të dobët të materialit ose ndërfaqes, dhe performanca e pajisjes ka ende një vend të madh për përmirësim.