Cyflwynir ffotosynhwyryddion cyflymder uchel gan ffotosynhwyryddion InGaAs

Cyflwynir ffotosynhwyryddion cyflymder uchel ganFfotosynhwyryddion InGaAs

Ffotosynhwyryddion cyflymder uchelym maes cyfathrebu optegol yn bennaf yn cynnwys ffotosynhwyryddion InGaAs III-V a IV llawn Si a Ge/Ffotosynhwyryddion SiMae'r cyntaf yn synhwyrydd is-goch agos traddodiadol, sydd wedi bod yn amlwg ers amser maith, tra bod yr olaf yn dibynnu ar dechnoleg optegol silicon i ddod yn seren sy'n codi, ac mae'n fan poeth ym maes ymchwil optoelectroneg ryngwladol yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Yn ogystal, mae synwyryddion newydd yn seiliedig ar ddeunyddiau perovskite, organig a dau ddimensiwn yn datblygu'n gyflym oherwydd manteision prosesu hawdd, hyblygrwydd da a phriodweddau tiwnadwy. Mae gwahaniaethau sylweddol rhwng y synwyryddion newydd hyn a ffotosynhwyryddion anorganig traddodiadol o ran priodweddau deunydd a phrosesau gweithgynhyrchu. Mae gan synwyryddion perovskite nodweddion amsugno golau rhagorol a chynhwysedd cludo gwefr effeithlon, defnyddir synwyryddion deunyddiau organig yn helaeth am eu electronau cost isel a hyblyg, ac mae synwyryddion deunyddiau dau ddimensiwn wedi denu llawer o sylw oherwydd eu priodweddau ffisegol unigryw a'u symudedd cludwr uchel. Fodd bynnag, o'i gymharu â synwyryddion InGaAs a Si/Ge, mae angen gwella'r synwyryddion newydd o hyd o ran sefydlogrwydd hirdymor, aeddfedrwydd gweithgynhyrchu ac integreiddio.

Mae InGaAs yn un o'r deunyddiau delfrydol ar gyfer gwireddu ffotosynhwyryddion cyflymder uchel ac ymateb uchel. Yn gyntaf oll, mae InGaAs yn ddeunydd lled-ddargludyddion bandgap uniongyrchol, a gellir rheoleiddio lled ei fandgap gan y gymhareb rhwng In a Ga i gyflawni canfod signalau optegol o donfeddi gwahanol. Yn eu plith, mae In0.53Ga0.47As yn cyd-fynd yn berffaith â dellt swbstrad InP, ac mae ganddo gyfernod amsugno golau mawr yn y band cyfathrebu optegol, sef yr un a ddefnyddir fwyaf eang wrth baratoiffotosynwyryddion, ac mae'r perfformiad cerrynt tywyll ac ymatebolrwydd hefyd y gorau. Yn ail, mae gan ddeunyddiau InGaAs ac InP gyflymder drifft electronau uchel, ac mae eu cyflymder drifft electronau dirlawn tua 1 × 107 cm/s. Ar yr un pryd, mae gan ddeunyddiau InGaAs ac InP effaith gor-saethu cyflymder electronau o dan faes trydan penodol. Gellir rhannu'r cyflymder gor-saethu yn 4 × 107cm/s a 6 × 107cm/s, sy'n ffafriol i wireddu lled band cludwr mwy sydd wedi'i gyfyngu gan amser. Ar hyn o bryd, ffotosynhwyrydd InGaAs yw'r ffotosynhwyrydd mwyaf prif ffrwd ar gyfer cyfathrebu optegol, a'r dull cyplu digwyddiad arwyneb a ddefnyddir yn bennaf yn y farchnad, ac mae'r cynhyrchion synhwyrydd digwyddiad arwyneb 25 Gbaud/s a 56 Gbaud/s wedi'u gwireddu. Mae synwyryddion digwyddiad arwyneb maint llai, digwyddiad cefn a lled band mawr hefyd wedi'u datblygu, sy'n addas yn bennaf ar gyfer cymwysiadau cyflymder uchel a dirlawnder uchel. Fodd bynnag, mae'r stiliwr digwyddiad arwyneb wedi'i gyfyngu gan ei ddull cyplu ac mae'n anodd ei integreiddio â dyfeisiau optoelectronig eraill. Felly, gyda gwelliant mewn gofynion integreiddio optoelectronig, mae ffotosynhwyryddion InGaAs cyplu tonnau gyda pherfformiad rhagorol ac sy'n addas ar gyfer integreiddio wedi dod yn ffocws ymchwil yn raddol, ac mae'r modiwlau ffotoprob InGaAs masnachol 70 GHz a 110 GHz bron i gyd yn defnyddio strwythurau cyplu tonnau. Yn ôl y gwahanol ddeunyddiau swbstrad, gellir rhannu'r stiliwr ffotodrydanol InGaAs cyplu tonnau yn ddau gategori: InP a Si. Mae gan y deunydd epitacsial ar swbstrad InP ansawdd uchel ac mae'n fwy addas ar gyfer paratoi dyfeisiau perfformiad uchel. Fodd bynnag, mae amrywiol anghydweddiadau rhwng deunyddiau III-V, deunyddiau InGaAs a swbstradau Si sy'n tyfu neu'n bondio ar swbstradau Si yn arwain at ansawdd deunydd neu ryngwyneb cymharol wael, ac mae gan berfformiad y ddyfais le mawr i wella o hyd.