Për optoelektronikën me bazë silikoni, fotodetektorët e silikonit
FotodetektorëShndërroni sinjalet e dritës në sinjale elektrike, dhe ndërsa nivelet e transferimit të të dhënave vazhdojnë të përmirësojnë, fotodetektorët me shpejtësi të lartë të integruar me platformat optoelektronike me bazë silikoni janë bërë thelbësore për qendrat e të dhënave të gjeneratës së ardhshme dhe rrjetet e telekomunikacionit. Ky artikull do të sigurojë një përmbledhje të fotodetektorëve të përparuar me shpejtësi të lartë, me theks në Germodetector me bazë silikoni (GE ose SI Photodetector)fotodetektorë silikonipër teknologjinë e integruar të optoelektronikës.
Germanium është një material tërheqës për zbulimin e dritës afër infra të kuqe në platformat e silikonit sepse është në përputhje me proceset CMOS dhe ka thithje jashtëzakonisht të fortë në gjatësinë e valëve telekomunikuese. Struktura më e zakonshme e fotodetektorit GE/SI është dioda e pinit, në të cilën germaniumi i brendshëm është sanduiç midis rajoneve të tipit P dhe N-Type.
Struktura e pajisjes Figura 1 tregon një pin tipik vertikal ge oseSi fotodetektorStruktura:
Karakteristikat kryesore përfshijnë: Germanium Absorbing Shtresa e rritur në substratin e silikonit; Përdoret për të mbledhur kontakte P dhe N të transportuesve të ngarkuar; Bashkimi i shiritit të valës për thithjen efikase të dritës.
Rritja epitaksiale: Germanium në rritje me cilësi të lartë në silikon është sfiduese për shkak të mospërputhjes së grilave prej 4.2% midis dy materialeve. Zakonisht përdoret një proces i rritjes me dy hapa: temperaturë e ulët (300-400 ° C) rritje e shtresës tampon dhe temperaturë e lartë (mbi 600 ° C) depozitim i germaniumit. Kjo metodë ndihmon për të kontrolluar zhvendosjet e fillesave të shkaktuara nga mospërputhjet e grilave. Pjekja pas rritjes në 800-900 ° C zvogëlon më tej densitetin e zhvendosjes së filetimit në rreth 10^7 cm^-2. Karakteristikat e performancës: Fotodetektori më i përparuar GE /SI PIN mund të arrijë: Përgjegjësia,> 0.8a /W në 1550 nm; Gjerësia e bandës,> 60 GHz; Rrymë e errët, <1 μa në -1 V paragjykim.
Integrimi me platformat optoelektronike me bazë silikoni
Integrimi ifotodetektorë me shpejtësi të lartëMe platformat optoelektronike me bazë silikoni mundëson transmetues të përparuar optik dhe ndërlidhje. Dy metodat kryesore të integrimit janë si më poshtë: Integrimi i Front-End (FEOL), ku fotodetektori dhe transistori prodhohen njëkohësisht në një substrat silikoni që lejon përpunimin e temperaturës së lartë, por marrjen e zonës së çipit. Integrimi i Back-Fund (BEOL). Fotodetektorët janë prodhuar në majë të metalit për të shmangur ndërhyrjen në CMO, por janë të kufizuara në temperaturat më të ulëta të përpunimit.
Figura 2: Përgjegjësia dhe gjerësia e bandës së një fotodetektori me shpejtësi të lartë GE/SI
Aplikimi i Qendrës së të Dhënave
Fotodetektorët me shpejtësi të lartë janë një komponent kryesor në gjeneratën tjetër të ndërlidhjes së qendrës së të dhënave. Aplikimet kryesore përfshijnë: transmetuesit optikë: 100g, 400g dhe norma më të larta, duke përdorur modulimin PAM-4; Njëfotodetektor i brezit të lartë(> 50 GHz) kërkohet.
Qarku i integruar optoelektronik i bazuar në silikon: integrimi monolitik i detektorit me modulator dhe përbërës të tjerë; Një motor optik kompakt, me performancë të lartë.
Arkitektura e shpërndarë: Ndërlidhja optike midis informatikës, ruajtjes dhe ruajtjes së shpërndarë; Drejtimi i kërkesës për fotodetektorë me efikasitet të energjisë, me gjerësi të lartë.
Pikëpamja e ardhshme
E ardhmja e fotodetektorëve të integruar optoelektronik me shpejtësi të lartë do të tregojë tendencat e mëposhtme:
Normat më të larta të të dhënave: Drejtimi i zhvillimit të transmetuesve 800g dhe 1.6T; Kërkohen fotodetektorë me gjerësi bandë më të mëdha se 100 GHz.
Integrimi i përmirësuar: integrimi i vetëm i çipit të materialit dhe silikonit III-V; Teknologjia e përparuar e integrimit 3D.
Materiale të reja: eksplorimi i materialeve dy-dimensionale (siç është grafeni) për zbulimin e dritës ultrafastike; Një aliazh i ri i grupit IV për mbulimin e gjatë të gjatësisë së valës.
Aplikimet në zhvillim: LIDAR dhe aplikacione të tjera ndjerë po drejtojnë zhvillimin e APD; Aplikimet e fotonit me mikrovalë që kërkojnë fotodetektorë të lartë lineariteti.
Fotodetektorët me shpejtësi të lartë, veçanërisht fotodetektorët GE ose SI, janë bërë një shtytës kryesor i optoelektronikës me bazë silikoni dhe komunikimeve optike të gjeneratës së ardhshme. Përparimet e vazhdueshme në materiale, hartimin e pajisjes dhe teknologjitë e integrimit janë të rëndësishme për të përmbushur kërkesat në rritje të bandës së qendrave të ardhshme të të dhënave dhe rrjeteve telekomunikuese. Ndërsa fusha vazhdon të evoluojë, ne mund të presim që të shohim fotodetektorë me gjerësi më të lartë të bandës, zhurmë më të ulët dhe integrim të qetë me qarqet elektronike dhe fotonike.
Koha e postimit: Jan-20-2025