Mae ffotosynwyryddion cyflym yn cael eu cyflwyno gan ffotosynwyryddion InGaAs

Cyflwynir photodetectors cyflymder uchel ganSynwyryddion ffoto InGaA

Ffotosynwyryddion cyflymym maes cyfathrebu optegol yn bennaf yn cynnwys ffotodetectors III-V InGaAs a IV llawn Si a Ge /Si ffotosynwyryddion. Mae'r cyntaf yn synhwyrydd isgoch ger traddodiadol, sydd wedi bod yn dominyddu ers amser maith, tra bod yr olaf yn dibynnu ar dechnoleg optegol silicon i ddod yn seren gynyddol, ac mae'n fan poeth ym maes ymchwil optoelectroneg rhyngwladol yn y blynyddoedd diwethaf. Yn ogystal, mae synwyryddion newydd yn seiliedig ar perovskite, deunyddiau organig a dau ddimensiwn yn datblygu'n gyflym oherwydd manteision prosesu hawdd, hyblygrwydd da a phriodweddau tunadwy. Mae gwahaniaethau sylweddol rhwng y synwyryddion newydd hyn a ffotosynwyryddion anorganig traddodiadol o ran priodweddau deunyddiau a phrosesau gweithgynhyrchu. Mae gan synwyryddion Perovskite nodweddion amsugno golau rhagorol a gallu cludo tâl effeithlon, defnyddir synwyryddion deunyddiau organig yn eang ar gyfer eu electronau cost isel a hyblyg, ac mae synwyryddion deunyddiau dau ddimensiwn wedi denu llawer o sylw oherwydd eu priodweddau ffisegol unigryw a symudedd cludwyr uchel. Fodd bynnag, o gymharu â synwyryddion InGaAs a Si/Ge, mae angen gwella'r synwyryddion newydd o hyd o ran sefydlogrwydd hirdymor, aeddfedrwydd gweithgynhyrchu ac integreiddio.

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