Els fotodetectors d'alta velocitat són introduïts pels fotodetectors d'InGaAs

Els fotodetectors d'alta velocitat s'introdueixen perFotodetectors d'InGaAs

Fotodetectors d'alta velocitaten el camp de la comunicació òptica inclouen principalment fotodetectors III-V d'InGaAs i IV complets de Si i Ge/Fotodetectors de siliciEl primer és un detector tradicional d'infraroig proper, 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 emergent i és un punt calent en el camp de la investigació internacional d'optoelectrònica en els darrers anys. A més, els nous detectors basats en perovskita, materials orgànics i bidimensionals s'estan desenvolupant ràpidament a causa dels avantatges del processament fàcil, la bona flexibilitat i les 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 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 atret molta atenció a causa de les seves propietats físiques úniques i l'alta mobilitat dels portadors. Tanmateix, en comparació amb els detectors d'InGaAs i Si/Ge, els nous detectors encara necessiten millorar pel que fa a l'estabilitat a llarg termini, la maduresa de la fabricació i la integració.

L'InGaAs és un dels materials ideals per a la realització de fotodetectors d'alta velocitat i alta resposta. En primer lloc, l'InGaAs és un material semiconductor de banda prohibida directa, i la seva amplada de banda prohibida es pot regular mitjançant la relació entre In i Ga per aconseguir la detecció de senyals òptics de diferents longituds d'ona. Entre ells, l'In0.53Ga0.47As s'adapta perfectament a la xarxa de 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 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 de sobrepassament de la velocitat dels electrons sota un camp elèctric específic. La velocitat de sobrepassament es pot dividir en 4 × 107 cm/s i 6 × 107 cm/s, cosa que permet aconseguir un ample de banda limitat en el temps de la portadora més gran. 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 de detector d'incidència superficial de 25 Gbaud/s i 56 Gbaud/s. També s'han desenvolupat detectors d'incidència superficial de mida més petita, incidència posterior i gran ample de banda, 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 d'InGaAs acoblats a guies d'ones 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 fotosonda InGaAs de 70 GHz i 110 GHz utilitzen gairebé tots estructures acoblades a guies d'ones. Segons els diferents materials del substrat, la sonda fotoelèctrica d'InGaAs d'acoblament a guies 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, diverses discrepàncies entre els materials III-V, els materials InGaAs i els substrats de Si cultivats o units sobre substrats de Si condueixen a una qualitat relativament deficient del material o de la interfície, i el rendiment del dispositiu encara té un gran marge de millora.