PrezantojFotodetektor InGaAs
InGaAs është një nga materialet ideale për arritjen e reagimit të lartë dhefotodetektor me shpejtësi të lartëSë pari, InGaAs është një material gjysmëpërçues me boshllëk të drejtpërdrejtë, dhe gjerësia e boshllëkut të tij mund të rregullohet nga raporti midis In dhe Ga, duke mundësuar zbulimin e sinjaleve optike me gjatësi vale të ndryshme. Midis tyre, In0.53Ga0.47As përputhet në mënyrë të përkryer me rrjetën e substratit InP dhe ka një koeficient shumë të lartë të thithjes së dritës në brezin e komunikimit optik. Është më i përdoruri gjerësisht në përgatitjen efotodetektordhe gjithashtu ka performancën më të shkëlqyer ndaj rrymës së errët dhe reagimit. Së dyti, si materialet InGaAs ashtu edhe ato InP kanë shpejtësi relativisht të larta të zhvendosjes së elektroneve, me shpejtësitë e tyre të zhvendosjes së elektroneve të ngopura që janë afërsisht 1 × 107 cm/s. Ndërkohë, nën fusha specifike elektrike, materialet InGaAs dhe InP shfaqin efekte të tejkalimit të shpejtësisë së elektroneve, me shpejtësitë e tyre të tejkalimit që arrijnë përkatësisht 4 × 107 cm/s dhe 6 × 107 cm/s. Kjo është e favorshme për arritjen e një bandwidth më të lartë kryqëzimi. Aktualisht, fotodetektorët InGaAs janë fotodetektorët më të zakonshëm për komunikim optik. Në treg, metoda e çiftëzimit sipërfaqësor-incident është më e zakonshme. Produktet e detektorëve sipërfaqësorë-incidentë me 25 Gaud/s dhe 56 Gaud/s tashmë mund të prodhohen në masë. Detektorë sipërfaqësorë-incidentë me madhësi më të vogël, me incident të kundërt dhe me gjerësi të lartë bandwidth janë zhvilluar gjithashtu, kryesisht për aplikime të tilla si shpejtësia e lartë dhe ngopja e lartë. Megjithatë, për shkak të kufizimeve të metodave të tyre të çiftëzimit, detektorët sipërfaqësorë të incidentit janë të vështirë për t'u integruar me pajisje të tjera optoelektronike. Prandaj, me kërkesën në rritje për integrimin optoelektronik, fotodetektorët InGaAs të çiftëzuar me valëudhëzues me performancë të shkëlqyer dhe të përshtatshëm për integrim janë bërë gradualisht në qendër të kërkimit. Midis tyre, modulet komerciale të fotodetektorëve InGaAs prej 70 GHz dhe 110 GHz pothuajse të gjithë përdorin struktura çiftëzuese me valëudhëzues. Sipas ndryshimit në materialet e substratit, fotodetektorët InGaAs të çiftëzuar me valëudhëzues mund të klasifikohen kryesisht në dy lloje: të bazuara në INP dhe të bazuara në Si. Materiali epitaksial në substratet InP ka cilësi të lartë dhe është më i përshtatshëm për prodhimin e pajisjeve me performancë të lartë. Megjithatë, për materialet e grupit III-V të rritura ose të lidhura në substratet Si, për shkak të mospërputhjeve të ndryshme midis materialeve InGaAs dhe substrateve Si, cilësia e materialit ose ndërfaqes është relativisht e dobët dhe ka ende hapësirë të konsiderueshme për përmirësim në performancën e pajisjeve.
Stabiliteti i fotodetektorit në mjedise të ndryshme aplikimi, veçanërisht në kushte ekstreme, është gjithashtu një nga faktorët kryesorë në aplikimet praktike. Në vitet e fundit, llojet e reja të detektorëve si perovskiti, materialet organike dhe dy-dimensionale, të cilat kanë tërhequr shumë vëmendje, ende përballen me shumë sfida në aspektin e stabilitetit afatgjatë për shkak të faktit se vetë materialet ndikohen lehtësisht nga faktorët mjedisorë. Ndërkohë, procesi i integrimit të materialeve të reja nuk është ende i pjekur dhe nevojiten ende eksplorime të mëtejshme për prodhimin në shkallë të gjerë dhe qëndrueshmërinë e performancës.
Edhe pse futja e induktorëve mund të rrisë në mënyrë efektive gjerësinë e brezit të pajisjeve aktualisht, ajo nuk është e popullarizuar në sistemet dixhitale të komunikimit optik. Prandaj, mënyra e shmangies së ndikimeve negative për të zvogëluar më tej parametrat parazitarë RC të pajisjes është një nga drejtimet kërkimore të fotodetektorëve me shpejtësi të lartë. Së dyti, ndërsa gjerësia e brezit të fotodetektorëve të çiftëzuar me valëudhëzues vazhdon të rritet, kufizimi midis gjerësisë së brezit dhe përgjegjshmërisë fillon të shfaqet përsëri. Edhe pse janë raportuar fotodetektorë Ge/Si dhe fotodetektorë InGaAs me një gjerësi brezi 3dB që tejkalon 200 GHz, përgjegjshmëria e tyre nuk është e kënaqshme. Si të rritet gjerësia e brezit duke ruajtur përgjegjshmëri të mirë është një temë e rëndësishme kërkimore, e cila mund të kërkojë futjen e materialeve të reja të pajtueshme me procesin (lëvizshmëri e lartë dhe koeficient i lartë absorbimi) ose strukturave të reja të pajisjeve me shpejtësi të lartë për t'u zgjidhur. Përveç kësaj, ndërsa gjerësia e brezit të pajisjes rritet, skenarët e aplikimit të detektorëve në lidhjet fotonike me mikrovalë do të rriten gradualisht. Ndryshe nga incidenca e vogël e fuqisë optike dhe zbulimi me ndjeshmëri të lartë në komunikimin optik, ky skenar, në bazë të gjerësisë së brezit të lartë, ka një kërkesë të lartë për fuqi të ngopjes për incidencë me fuqi të lartë. Megjithatë, pajisjet me gjerësi të lartë brezi zakonisht përdorin struktura të vogla, kështu që nuk është e lehtë të prodhohen fotodetektorë me shpejtësi të lartë dhe fuqi të lartë ngopjes, dhe mund të nevojiten inovacione të mëtejshme në nxjerrjen e bartësve dhe shpërndarjen e nxehtësisë së pajisjeve. Së fundmi, zvogëlimi i rrymës së errët të detektorëve me shpejtësi të lartë mbetet një problem që fotodetektorët me mospërputhje rrjete duhet ta zgjidhin. Rryma e errët lidhet kryesisht me cilësinë e kristalit dhe gjendjen sipërfaqësore të materialit. Prandaj, proceset kryesore si heteroepitaksia me cilësi të lartë ose lidhja nën sistemet e mospërputhjes së rrjeteve kërkojnë më shumë kërkime dhe investime.
Koha e postimit: 20 gusht 2025