Progrés de la recerca deFotodetector d'InGaAs
Amb el creixement exponencial del volum de transmissió de dades de comunicació, la tecnologia d'interconnexió òptica ha substituït la tecnologia tradicional d'interconnexió elèctrica i s'ha convertit en la tecnologia principal per a la transmissió d'alta velocitat i baixa pèrdua a mitjana i llarga distància. Com a component principal de l'extrem receptor òptic, elfotodetectorté uns requisits cada cop més alts pel que fa al seu rendiment d'alta velocitat. Entre ells, el fotodetector acoblat a guia d'ones és de mida petita, té un ample de banda elevat i és fàcil d'integrar en un xip amb altres dispositius optoelectrònics, que és el focus de recerca de la fotodetecció d'alta velocitat, i són els fotodetectors més representatius de la banda de comunicació de l'infraroig proper.
L'InGaAs és un dels materials ideals per aconseguir alta velocitat ifotodetectors d'alta respostaEn primer lloc, l'InGaAs és un material semiconductor de banda prohibida directa, i l'amplada de la seva banda prohibida es pot regular mitjançant la relació entre l'In i el Ga, cosa que permet 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 coeficient d'absorció de llum molt alt a la banda de comunicació òptica. És el més utilitzat en la preparació de fotodetectors i també té el rendiment de corrent fosc i resposta més destacats. En segon lloc, tant els materials InGaAs com els InP tenen velocitats de deriva d'electrons relativament altes, amb velocitats de deriva d'electrons saturats d'aproximadament 1 × 107 cm/s. Mentrestant, sota camps elèctrics específics, els materials InGaAs i InP presenten efectes de sobrepassament de la velocitat dels electrons, amb velocitats de sobrepassament que arriben a 4 × 107 cm/s i 6 × 107 cm/s respectivament. Això permet aconseguir una amplada de banda de creuament més alta. Actualment, els fotodetectors d'InGaAs són els fotodetectors més comuns per a la comunicació òptica. També s'han desenvolupat detectors d'incidents superficials de mida més petita, d'incidents posteriors i d'ample de banda elevat, utilitzats principalment en aplicacions com ara alta velocitat i alta saturació.
Tanmateix, a causa de les limitacions dels seus mètodes d'acoblament, els detectors d'incidents superficials són difícils d'integrar amb altres dispositius optoelectrònics. Per tant, amb la creixent demanda d'integració optoelectrònica, els fotodetectors d'InGaAs acoblats amb guia d'ones amb un rendiment excel·lent i adequats per a la integració s'han convertit gradualment en el focus de la investigació. Entre ells, els mòduls fotodetectors comercials d'InGaAs de 70 GHz i 110 GHz gairebé tots adopten estructures d'acoblament de guia d'ones. Segons la diferència en els materials del substrat, els fotodetectors d'InGaAs acoblats amb guia d'ones es poden classificar principalment en dos tipus: basats en INP i basats en Si. El material epitaxial sobre els substrats d'InP té una alta qualitat i és més adequat per a la fabricació de dispositius d'alt rendiment. Tanmateix, per als materials del grup III-V que creixen o s'uneixen sobre substrats de Si, a causa de diverses discrepàncies entre els materials d'InGaAs i els substrats de Si, la qualitat del material o de la interfície és relativament deficient, i encara hi ha un marge considerable de millora en el rendiment dels dispositius.
El dispositiu utilitza InGaAsP en lloc d'InP com a material de la regió d'esgotament. Tot i que redueix la velocitat de deriva de saturació dels electrons fins a cert punt, millora l'acoblament de la llum incident des de la guia d'ones a la regió d'absorció. Al mateix temps, s'elimina la capa de contacte de tipus N d'InGaAsP i es forma un petit espai a cada costat de la superfície de tipus P, cosa que millora eficaçment la restricció del camp lluminós. Això afavoreix que el dispositiu aconsegueixi una major resposta.
Data de publicació: 28 de juliol de 2025