Els fotodetectors d'alta velocitat són introduïts pels fotodetectors InGaAs

S'introdueixen fotodetectors d'alta velocitatFotodetectors InGaAs

Fotodetectors d'alta velocitaten el camp de la comunicació òptica inclouen principalment fotodetectors III-V InGaAs i IV full Si i Ge/Si fotodetectors. El primer és un detector d'infrarojos propers tradicional, que ha estat dominant durant molt de temps, mentre que el segon es basa en la tecnologia òptica de silici per convertir-se en una estrella en ascens, i és un punt calent en el camp de la investigació optoelectrònica internacional dels darrers anys. A més, els nous detectors basats en perovskita, materials orgànics i bidimensionals es desenvolupen ràpidament gràcies als avantatges d'un processament fàcil, una bona flexibilitat i propietats ajustables. Hi ha diferències significatives entre aquests nous detectors i els fotodetectors inorgànics tradicionals en les propietats dels materials i els processos de fabricació. Els detectors de perovskita tenen unes excel·lents característiques d'absorció de llum i una capacitat de transport de càrrega eficient, els detectors de materials orgànics s'utilitzen àmpliament pel seu baix cost i els seus electrons flexibles, i els detectors de materials bidimensionals han cridat molta atenció a causa de les seves propietats físiques úniques i la seva elevada mobilitat del portador. Tanmateix, en comparació amb els detectors InGaAs i Si/Ge, els nous detectors encara s'han de millorar en termes d'estabilitat a llarg termini, maduresa de fabricació i integració.

InGaAs és un dels materials ideals per a la realització de fotodetectors d'alta velocitat i alta resposta. En primer lloc, InGaAs és un material semiconductor de banda intercalada directa i la seva amplada de banda intermitent es pot regular mitjançant la relació entre In i Ga per aconseguir la detecció de senyals òptics de diferents longituds d'ona. Entre ells, In0.53Ga0.47As coincideix perfectament amb la gelosia del substrat d'InP i té un gran coeficient d'absorció de llum a la banda de comunicació òptica, que és la més utilitzada en la preparació defotodetectors, i el rendiment del corrent fosc i la capacitat de resposta també són els millors. En segon lloc, els materials InGaAs i InP tenen una alta velocitat de deriva d'electrons i la seva velocitat de deriva d'electrons saturats és d'aproximadament 1 × 107 cm/s. Al mateix temps, els materials InGaAs i InP tenen un efecte sobre la velocitat dels electrons sota un camp elèctric específic. La velocitat de superació es pot dividir en 4 × 107 cm / s i 6 × 107 cm / s, la qual cosa afavoreix la realització d'un ample de banda més gran i limitat en el temps. Actualment, el fotodetector InGaAs és el fotodetector més popular per a la comunicació òptica, i el mètode d'acoblament d'incidència superficial s'utilitza principalment al mercat, i s'han realitzat els productes detectors d'incidència superficial de 25 Gbaud/s i 56 Gbaud/s. També s'han desenvolupat detectors de mida més petita, incidència posterior i gran ample de banda d'incidència de superfície, que són principalment adequats per a aplicacions d'alta velocitat i alta saturació. Tanmateix, la sonda d'incidència superficial està limitada pel seu mode d'acoblament i és difícil d'integrar amb altres dispositius optoelectrònics. Per tant, amb la millora dels requisits d'integració optoelectrònica, els fotodetectors InGaAs acoblats amb guies d'ona amb un rendiment excel·lent i adequats per a la integració s'han convertit gradualment en el focus de la investigació, entre els quals els mòduls comercials de fotosondes InGaAs de 70 GHz i 110 GHz utilitzen gairebé tots estructures acoblades de guia d'ona. Segons els diferents materials del substrat, la sonda fotoelèctrica InGaAs d'acoblament de guia d'ones es pot dividir en dues categories: InP i Si. El material epitaxial del substrat InP té una alta qualitat i és més adequat per a la preparació de dispositius d'alt rendiment. Tanmateix, diversos desajustos entre els materials III-V, els materials InGaAs i els substrats de Si cultivats o units a substrats de Si donen lloc a una qualitat de material o interfície relativament pobre, i el rendiment del dispositiu encara té un gran marge de millora.